这表明干旱压力增加,研究人员说

2020-04-27 作者:精选专题   |   浏览(200)

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新的研究表明,树木年轮讲述了生理上发生的事情,因为灭火使森林变得更加密集,对干旱,害虫和野火的抵抗力更强。

俄勒冈州立大学林业学院的研究人员通过计算机模拟计算,太平洋西北地区的森林在未来三十年内不会像落基山脉和内华达山脉那样受到干旱和火灾的影响。

宾夕法尼亚州立大学和史密森国家自然历史博物馆的科学家表示,古代野火在草原的形成和扩散中起着至关重要的作用,就像那些现在覆盖地球大部分地区的草原一样。

俄勒冈州立大学和犹他州立大学的科学家在俄勒冈州中部研究了2800公顷的混合针叶林,研究区内的许多黄松松树可追溯到1910年之前数百年,当时野火成为联邦政策。

今天在全球变化生物学中发表的研究结果代表了科学家和土地管理者的一个重要工具,因为整个美国西部的林地受到与全球人为气候变化相关的干旱相关死亡率加速的压力。

一项新研究将近1000万年前中新世晚期野火的大幅增加与陆地植被的重大转变联系在一起,正如化石记录中发现的植物生物标志物的碳同位素所示。研究人员表示,频繁的季节性火灾有助于将森林地区变成开阔的景观,并推动了草原的扩张。

该地区的其他树木,其中火灾历史已被广泛研究,是较年轻,相对火灾和干旱不容忍的盛大冷杉。

科学家表示,西北地区的铁杉,道格拉斯冷杉和红木林具有巨大的潜力,通过其碳封存能力来抵御气候变化,这意味着促进这些森林管理的政策至关重要。

该团队开发了一种创新方法来测试火灾在早期草原上升中的作用。他们分析了巴基斯坦北部古老的落叶和古土壤或化石土壤中残留的有机物质的示踪剂。

ds足球即时比分 ,发表在全球变化生物学上的研究结果表明,随着树木在过去一个世纪中变得越来越厚,树木被迫逐渐使用更多的较重的碳稳定同位素进行光合作用,这表明干旱压力增加,因为它们限制了气体进入他们的叶子。

俄罗斯西北大学森林生态系统和社会部的作者Polly Buotte说:近期长期的干旱和西部灾难性的野火引发了人们对森林死亡率的担忧,以及这可能对森林结构和生态系统服务以及附近社区的经济活力产生影响。西部森林支持高物种多样性,一些太平洋西北地区的森林是地球上碳密度最高的森林之一。

我们使用的工具是地球历史上有机体产生的分子和生物标记,并保存在岩石中,宾夕法尼亚州立大学地球科学研究生,该论文的第一作者Allison Karp说。我们可以利用这些作为线索来弄清楚过去气候和生态发生了什么。

该研究还表明,自工业时代开始以来,二氧化碳含量不断上升 - 大气中二氧化碳含量增加了40% - 无法帮助树木克服森林变得更加密集而没有火灾的影响。

Buotte和林业学院的同事Beverly Law领导了一项合作,模拟了美国西部13种不同的主要森林类型,考虑到未来30年的气候条件和大气二氧化碳水平。

研究人员说,这项新技术作为科学家寻求回答过去植被和气候变化问题的工具具有广泛的意义。

研究报告的共同作者克里斯托弗说:我们希望记录对干旱胁迫敏感性的轨迹,以应对不断增加的火灾赤字,以及林分占用的阈值水平,其中抗旱性和对干旱胁迫,树皮甲虫和野火的抵抗力下降。仍然是俄勒冈州立大学林业学院。这是一个火灾生态学与生理生态学的交汇点

从空间的角度来看,该模型具有高分辨率 - 它将森林分成16平方公里的网格 - 并且还因为它考虑了物种对环境变量的特定反应。

据卡普称,这表明该工具可以精确定位发生火灾的位置。在古土壤记录中,你真正捕捉到土壤形成过程中发生的事情的综合图景,她说。

  • 这两个领域并没有像他们应该的那样经常见面。

该模型计算了多种生物物理和生物地球化学过程,包括表面热通量,光合作用,蒸发,蒸腾作用,植物组织的碳分配,分解和氮循环,Buotte说。

研究人员最近在美国国家科学院院刊上报告了他们的研究结果。宾夕法尼亚州立大学地球科学教授Evan Pugh和卡普的顾问凯瑟琳弗里曼是该论文的共同作者。

在1910年之前,频繁的低强度地面火灾在维护美国西部干旱山区森林方面发挥了关键作用。几十年以来,联邦政策导致的火灾赤字

研究人员还包括俄勒冈州立大学地球,海洋和大气科学学院的David Rupp,他们制定了短期极端和长期干旱脆弱性的指标。

这是过去6600万年来最大的生态变化之一,卡普说。在这个转变之前,我们今天所拥有的开放式草原系统都没有。这是一个非常不同的世界,特别是在像巴基斯坦这样的亚热带地区。

  • 与放牧,伐木和土地利用变化相一致 - 导致了老树林的重大结构性变化,因为耐荫和不耐火的物种已经进入。

预测显示落基山脉,西南和大盆地的水资源有限的森林将是最容易受到未来干旱影响的相关死亡率,Buotte说。我们预计未来火灾的脆弱性将在内华达山脉和落基山脉的部分地区最高。太平洋沿岸的森林和有大雨的西部瀑布地区,预计最不容易受到干旱或火灾的影响。

长期以来,科学家们一直在研究C4草原的兴起,这些草原以植物的形式命名,这些植物进化出了一种处理光合作用的新方法,使它们能够在干燥,热带的条件下和较少量的二氧化碳中茁壮成长。这些植物包括玉米和甘蔗等现代作物。

在同一时期,大气中的二氧化碳浓度不仅在上升,而且还在不断增加;较高的二氧化碳浓度对叶片气体交换有影响

干旱造成的压力导致树木脱落,限制了它们的光合作用能力;昆虫的侵袭也使受干旱影响的树木生活艰难。

一度认为全球二氧化碳水平下降是C4草原上升的原因。最近的研究表明,不同大陆的禾草以不同的速度传播,这表明区域因素,如降雨模式

  • 树木为呼吸提供氧气和为光合作用提供二氧化碳。

我们的分析表明,在未来几十年里,落基山脉南部和西南部地区的干旱森林死亡率持续存在很大的可能性,因为这些森林可能会受到气候变化的影响,Buotte说。

  • 以及潜在的火灾 - 起到了重要作用。但几乎没有直接的证据表明野火的增加与这种转变有关。

另一位研究报告的共同作者林学院研究生安德鲁梅歇尔说:长期以来我们都知道灭火导致拥挤的森林,这意味着更多的资源竞争。我们已经知道,因为这样,树木更容易干旱,这是有道理的

地下深处的水更少,更多的树木将它抽出来。我们的研究以生理方式显示正在发生的事情。我们认为会有是年度树轮中的信号,还有。

一棵树为每年的生长添加一个环,在针叶树中,环由浅色的早期木材部分和深色的晚期木材组成。

环尺寸变化反映了生长发生时的温度和降水。每个环的化学过程也讲述了一个故事,包括树是否可以使用更多的更喜欢的碳-12同位素,或者不得不求助于使用相对较多的较重碳-13同位素进行光合作用。

树木年轮碳同位素记录也表明树木通过提高水分利用效率来应对干旱。

然而,尚不清楚的是,二氧化碳浓度上升对水资源利用效率的提高是否足以克服由于最近的年轻,不耐火树木的增长脉冲导致的干旱压力增加。

研究人员强调,未来的脆弱性存在很多空间差异。火灾的脆弱性与火灾强度不同。

我们有兴趣在相同的地质记录中重建火灾和扩大草原,看看我们是否能找到火灾起作用的代理证据,卡普说。我们现在有一系列很好的观察证据可以与模特所说的相提并论。

树木密度的增加似乎超过了二氧化碳施肥的好处,Merschel说。如果年轻的,干旱敏感的树木在火灾排除后死亡,那就不一定是因为这与这些森林看起来的方式一致

更加开放,让黄松松树活到600岁。树木减少,竞争减少经过几个世纪的干旱,昆虫和火灾的古老的防火树木作为干燥森林的结构支柱而存在。

犹他州立大学的主要作者Steven Voelker指出,由于气候变化增加了无雪季节的长度,太平洋西北干旱山区森林的干旱敏感性可能会更加复杂。

俄勒冈州立大学和其他机构最近的研究也显示,密度较大的森林减少了整个西北地区的积雪,Voelker说。我们无法准确预测影响森林的所有这些因素将来会如何相互作用,但可以肯定的是,低密度森林将有更多的降雪和更少的干旱压力。

他说,如果没有旨在减少林分密度的政策和管理方面的重大改变,俄勒冈州中部的许多森林将越过一个门槛,使其对干旱的抵抗力降低,对野火和树皮甲虫暴发的抵抗力降低。

该研究小组今后的工作将把树木年轮同位素分析扩展到俄勒冈州和美国西部其他地区的不同地区,以评估针对可能干燥和更热的针叶林的竞争加剧的影响

  • 从而提供更多全面了解森林恢复力如何因火灾压制而发生变化。

我们并不暗示标记为高度脆弱的地区会燃烧,或者如果被点燃它们会以高强度燃烧,但它们在未来几年的风险将超过历史,Buotte说。

卡普和她的合作者使用在古土壤中发现的多环芳烃(PAHs)作为火源。多环芳烃是通过燃烧有机物如木材和植物而产生的化学物质。它们也天然存在于煤和原油中。

美国农业和能源部支持这项研究。

PAHs在研究区域增加了五倍,而针叶树的证据下降并最终消失。森林茂密的景观分两个阶段开放。大约一千万年前,森林被更多的火灾,开阔的林地或草原所取代,在六百万到八百万年前,C4草原成为主导,就像火灾特征量急剧增加一样。

现代火灾生态学可以解释这个过程。火灾后,草比树木生长得快,它们也有助于为随后的火灾创造条件,促进开放的景观。在中新世晚期,季风条件带来的雨季促使植物生长,这反过来又在巴基斯坦炎热干燥的季节为火灾创造了更多的燃料。

火灾对草原系统在深层时间的扩张和演变中的作用非常重要,因为了解火灾过去如何维持系统可以帮助我们预测未来气候持续变化时这些重要系统会发生什么,卡普说过。

研究人员说,新的火灾标记方法可用于检查火灾和植被之间的景观尺度相互作用,以及其他地理区域和高潮过渡,如冰期

  • 间冰期过渡或灾难性气候变化事件。

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