當前視點！研究：巨型樹木雖然健壯 但特別容易受到三個“殺手”的影響

緬因大學法明頓分校的森林生態學家Andrew Barton說：“一直以來都有一個基本假設，即大樹在一定程度上可以緩沖環境壓力。”這項新的工作“表明，這可能不是真的”。澳大利亞國立大學的森林生態學家David Lindenmayer說，隨著所有這三種壓力都可能增長，大樹可能成為受困森林的一個特別薄弱點。他的工作表明，大樹的損失使整個生態系統面臨崩潰的風險。大樹也是碳的主要儲存地--據估計，它們擁有森林中50%的碳，它們的死亡將碳釋放到大氣中，這可能加劇氣候變化。

(資料圖)

閃電以最大的樹木為目標是有道理的，但其損失的程度直到現在才從巴拿馬運河中間的巴羅科羅拉多島的一個項目中顯現出來。在溫帶地區，雷電會使樹干變黑，或者把樹燒掉，所以很容易看到它的影響。但是在像巴拿馬這樣的熱帶森林，已經研究了幾十年，雷電沒有留下明顯的痕跡，可能是因為樹木攜帶了更多的水，盡管被擊中的樹木在幾周或幾個月后仍然可能死亡。但是路易斯維爾大學的生態學家Steve Yanoviak和他的同事最近在島上的科學站配備了照相機和傳感器，因此他們可以對雷擊進行三角測量，并尋找倒下的植被和其他樹木被擊中的細微跡象。該校的博士后Evan Gora隨后對被擊中的樹木和它的“鄰居”進行監視，以記錄任何下降的情況。 Gora上個月在美國生態學會的年會上報告說，到目前為止，該項目已經確定了70次雷擊的位置。當閃電的電流從一棵樹跳到另一棵樹時，每一次雷擊平均殺導致五棵樹死亡，16棵樹被損壞。

Gora和Yanoviak將巴羅科羅拉多島的所有樹木按其直徑分為三個大小等級，這與它們的總大小相對應。他們發現，最大、最高的樹木受到的傷害不成比例。“雷電占大樹死亡原因的40.5%，”Gora表示。這“比我們預期的要高得多”。相比之下，雷電只導致5.4%的中型樹木和2.9%的最小樹木死亡。如果氣候變化使雷暴更加普遍或激烈，正如許多研究人員所預期的那樣，大樹的死亡數量可能會上升。

干旱可能會使這種情況惡化。一些研究表明，由于小樹的根部太淺，無法到達地下水，它們可能比森林巨頭更容易受到干旱的影響。但是位于馬里蘭州格林貝爾特的美國宇航局戈達德太空飛行中心的森林生態學家Atticus Stovall在研究加利福尼亞內華達山脈兩個地區8年的航空照片和激光測量的樹木高度和樹冠密度時發現了相反的情況，總面積達4萬公頃。使用定制的計算機程序，Stovall追蹤了180萬棵單個樹木的命運。

在2014年和2015年，該地區處于1200年來最嚴重的干旱中，同時天氣異常炎熱。Stovall通過檢查森林樹冠的變化發現，在干旱之前，所有大小的樹木都以差不多的速度死亡。但在2014年之后，當嚴重的干旱開始時，40%的高度超過30米的樹木死亡，而中等大小的樹木的死亡率為28%，小樹的死亡率為16%，Stovall在會議上報告說。

他說：“對于一棵樹是否能在干旱中存活，高度比任何其他因素，包括降雨和溫度，都更重要。”他計算出，一棵樹的高度每增加10米，其死亡率就會每年增加2.4%。

Stovall和其他科學家認為，高大的樹木更容易受到傷害，部分原因是它們必須把水從根部拉到樹冠上的距離更遠。如果條件導致葉子中的水逃逸得太快，氣泡就會在樹干的導水通道中形成，破壞水流。他說：“一旦一棵樹有太多的氣泡，它通常就完了。”干旱還削弱了樹木對樹皮甲蟲的防御能力，而樹皮甲蟲又會攜帶可殺死樹木的病原體，Stovall稱之為 “死亡螺旋”。

世界上大約14%的針葉樹生長在像內華達山脈這樣容易發生干旱的氣候中，而且全球變暖預計會使這些地區的干旱更加普遍。“我們認為這可能是森林的一個主要問題，”Stovall總結道。

普渡大學的森林生態學家Songlin Fei發現，由于人類活動，入侵的害蟲也在增加，是導致大樹死亡的另一個禍害。在看著自己院子里的一棵心愛的白蠟樹因翡翠灰螟侵襲而死后，這位研究人員開始想知道這些害蟲對樹木所儲存的碳有什么影響。他從美國林務局（USFS）的一個項目中收集數據，該項目追蹤美國各地的12萬個森林地塊，記錄樹木的損害或死亡。此外，他和同事們還挖掘了一個聯邦數據庫，該數據庫記錄了森林害蟲的情況。大約15種非本地生物--昆蟲、真菌和其他微生物--已經成為美國森林的主要威脅。研究人員在去年8月12日的《美國國家科學院院刊》上報告說，根據這15種害蟲在美國聯邦調查局監測的地塊上造成的損害，入侵者每年造成的碳排放相當于500萬輛汽車產生的碳。

應《科學》雜志的要求，Fei使用該研究的數據來計算不同大小的鐵杉、水曲柳和白樺樹的死亡率，無論是否有侵擾。最大的樹木遭受了最多的損害，Fei稱這是一個“驚喜”。例如，最大的白蠟樹在受到翡翠灰螟蟲害影響時，死亡的可能性增加了五倍，而小樹的死亡率只增加了三倍。“一般來說，直徑較大的樹木更有可能隨著害蟲的入侵而死亡，”Fei說。他懷疑，就像老人一樣，老樹一般不那么健壯，從入侵的昆蟲和病原體等壓力中恢復的能力較差。

Lindenmayer說：“我們必須比以前更好地保護大型古樹。在它們周圍創造一個植被的緩沖區可以幫助我們。”他說，應該保護擁有最大樹木的古老森林免受火災或伐木的影響。除了最脆弱之外，畢竟最大的樹木重新生長的速度也是最慢的。Lindenmayer說：“許多大型古樹真的是不可替代的。”