東北地理所在森林樹種分布變化方面取得進(jìn)展
大量數(shù)據(jù)證實(shí)氣候變化已經(jīng)導(dǎo)致樹種分布向高緯度和高海拔方向遷移。但近來研究表明這種遷移過程緩慢，很可能趕不上氣候變化的速率，這將導(dǎo)致樹種局部或完全滅絕，影響森林分布和結(jié)構(gòu)，進(jìn)而導(dǎo)致森林生物多樣性喪失和生態(tài)系統(tǒng)功能的衰退。森林樹種遷移及分布變化受多尺度過程的影響。在區(qū)域尺度上，決定樹種分布的主要是氣候; 在景觀尺度上(幾百米到幾千米空間范圍），種子擴(kuò)散和干擾等是影響局地的樹種組成、生長(zhǎng)與死亡的主要空間動(dòng)態(tài)過程；在林分尺度上，種群動(dòng)態(tài)和競(jìng)爭(zhēng)是影響局地樹種生長(zhǎng)與死亡的主要生物過程。目前的樹種分布變化的研究主要考慮了區(qū)域尺度氣候等環(huán)境因素對(duì)樹種分布的影響，但忽視或簡(jiǎn)化了林分尺度與景觀尺度過程，將導(dǎo)致未來樹種遷移及分布變化的預(yù)測(cè)有很大的不確定性。
東北地理所景觀生態(tài)過程學(xué)科組研究人員結(jié)合森林調(diào)查數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)及氣候變化預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，利用森林景觀過程模型(LANDIS PRO)和生態(tài)系統(tǒng)過程模型(LINKAGES)預(yù)測(cè)了30個(gè)樹種在未來300年內(nèi)的分布變化，明確樹種分布在未來的變化規(guī)律，量化了種群動(dòng)態(tài)過程、森林采伐、氣候變化及其交互作用的相對(duì)重要性以及影響樹種分布變化的重要的生物屬性。
研究發(fā)現(xiàn)大部分的北方、廣分布及少數(shù)南方樹種的分布面積將縮減，大部分的南方樹種的分布面積將擴(kuò)張；種群動(dòng)態(tài)是影響樹種分布變化最重要的過程；在短期和中期，采伐的作用比氣候變化的作用大，但在長(zhǎng)期，氣候變化的作用比采伐的作用大，采伐和氣候變化有交互作用，采伐將加速由氣候變化導(dǎo)致的分布面積縮減（特別是北方樹種）和分布面積擴(kuò)張（特別是南方樹種）；樹種生物屬性如繁殖能力、成熟時(shí)間、擴(kuò)散能力對(duì)未來樹種分布變化起到很重要的作用。該研究強(qiáng)調(diào)了在氣候變化下，種群動(dòng)態(tài)和采伐對(duì)提高未來樹種分布預(yù)測(cè)起到很重要的作用，在理論上把影響樹種分布的多尺度過程納入對(duì)氣候變化響應(yīng)的預(yù)測(cè)，完善了樹種分布預(yù)測(cè)的模型理論，提高了預(yù)測(cè)的真實(shí)性；在應(yīng)用上為資源管理和物種保護(hù)提供理論基礎(chǔ)，也為制定適應(yīng)氣候變化的策略提供科學(xué)支撐。
該研究由東北地理所王文娟研究員（第一和通訊作者）、美國農(nóng)業(yè)部林署Frank R. Thompson研究員和密蘇里大學(xué)Hong S. He教授等合作完成。相關(guān)研究成果發(fā)布在生態(tài)學(xué)領(lǐng)域主流期刊 Journal of Biogeography和Science of the Total Environment上。
圖1.結(jié)合區(qū)域、景觀和林分尺度過程的樹種分布耦合模擬方法
圖2.樹種（以white oak 為例）在2050年、2100年和2300年的定殖率(colonization rate, top left)及滅絕率(extinction rate, bottom left)以及樹種在2300年的空間分布變化(right)
圖3.種群動(dòng)態(tài)、采伐、氣候變化及其交互作用對(duì)樹種（以white oak 為例）分布變化的相對(duì)貢獻(xiàn)
論文信息：
Wang, W.J.*, Thompson III, F.R., He, H.S., Fraser, J.S., Dijak, W.D., and Spetich, M.A. 2018. Population dynamics has greater effects than climate change on tree species distribution in a temperate forest region. Journal of Biogeography, 45 (12), 2766-2778
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1111/jbi.13467
Wang, W.J.*, He, H.S., Thompson III, F.R., Spetich, M.A., and Fraser, J.S. 2018. Effects of species biological traits and environmental heterogeneity on simulated tree species distribution shifts under climate change. Science of the Total Environment, 634, 1214-1221
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