气候变化下高山植被的响应研究综述

熊巧利，孙静

1.黔西南州生态环境局兴义分局；2.云南省地矿测绘院

近百年来全球气候正在经历一次以变暖为主要特征的显著变化，全球平均陆地表面气温自19世纪后期以来持续升高，其升高趋势在1880-2012年为0.086-0.095℃/10a；1979-2012年达到0.254-0.273℃ /10a[1]。

我国的气候变化趋势与全球基本一致，特别是近50年来，增暖趋势尤为显著；第二次气候变化国家评估报告指出1951-2009年我国地表平均气温上升了1.38℃，变暖速率为0.23℃/10a，高于同期全球增温平均值[2]。强烈的气候变化对自然生态系统的分布、生产力、服务功能等已经造成了清晰可辨的影响[3]。揭示气候变化背景下自然生态系统的响应，成为生态学和环境科学研究的热点[4]。

植被是指一个地区土地表面所覆盖的植物群落的总称，它是陆地生态系统和自然环境的重要组成部分，对地球生态系统最重要的作用是吸收转化太阳能，提供第一性生产力。植物生态学观点认为，控制植被类型地理分布最重要的因子是气候。对植被地理分布与气候要素之间的关系进行系统分析研究，准确预测气候变化对植被分布的影响，对于科学认识气候变化对生物多样性的影响和制定有效的应对对策具有十分重要的理论和现实意义[5]。

高山植被是指位于林线以上的植被，通常情况呈斑块状分布，是由具有耐寒、旱与适冰雪特性的植物组成的群落类，常见植被类型包含高山稀疏植被、高山垫状植被、高寒草原等。其中西南地区高山植被仅有高山稀疏和高山垫状植被两个亚类。由于西南地区的特殊环境条件，产生了丰富的具有重要生态和经济价值的物种，特别是各种特有植物，在高山地区环境变化检测和水土保持方面起着重要作用[6]。已有研究表明：气候要素的改变将导致众多高山植物的生存更加艰难，植物多样性也大幅减少[7]。而气候变化驱动的生态响应仍是一个尚未系统回答的科学问题[8]。

我国西南地区是全球进行生物多样性保护的重点关注地区。由于生态系统极为敏感和脆弱，近几十年来西南地区的气候变化特征显著[9]，相关研究也表明，未来气候情景下中国自然生态系统整体表现为适应性减弱，高寒植被群落表现出逆行演化的趋势。研究西南地区的高山植被在未来气候变化下的响应显得尤为重要，对如何在发展经济的同时维护区域生态安全水平具有重要意义。

植被分布格局、规律与气候三者之间的关系一直以来都是生态学、气候学研究的重点之一。气候变化将导致植被发生巨大变化，植被的所有变化都是长期以来物种逐步适应当地气候变化带来的最终结果，显示了不同物种与气候之间关系的复杂性。相比之下，高海拔地区的生态系统更加脆弱，对气候变化的响应更为明显，高寒植被能明显地预兆全球变化[10]。近年来，国内外就高山植被对气候变化下的响应展开了大量研究，主要集中在全球较为热点关注的青藏高原、喜马拉雅山脉和阿尔卑斯山脉等地；大多是针对具体的某个物种进行气候变化下地理分布的预测研究。

越来越多的证据表明，世界各地的物种正通过改变它们的地理分布来应对气候变化，尽管这种变化可能是不定向的、不均匀的，但它们常常是随着温度的升高而向极地和向上倾斜的[11]。近十几年来，青藏高原的生态环境也因全球变暖而发生了明显的变化，这些变化具体表现为冻土和冰川的退缩、湖泊和湿地的萎缩、高寒草地的退化等[12]。张笑鹤（2011）[13]指出，中国西南地区高海拔地区植被生长与温度的相关性较大，气候变暖是该地区植被地理分布变化的主要原因。Remya等[14]采用生物气候变量数据，用MaxEnt模型对印度东高止山脉的植物预测当前和未来生境适宜性的栖息地分布，从中发现年均气温、年降水量以及最湿月降水量三大因素是影响其地理分布的最主要因子，在2050年和2070年研究区域的大针茅生境适宜性分布将显著减少。Zhu等[15]用MaxEnt模型和GIS技术模拟欧亚大陆草原的三种针茅潜在分布和转移，结果表明，温度是决定其地理分布最关键的因素，随着全球气候变暖，在2070年其分布面积将有不同程度的减少。

Singh等[16]选取了喜马拉雅林线附近145个样点的常见植物种类，分析物种对气候变化的反应和影响因素，结果表明，物种随海拔分布的最重要的气候影响因子是温度，非气候因素的影响不可忽视，如地形和放牧。Hu等[17]从青藏高原高寒草地中选出典型的嵩草种作为研究对象进行气候变化对物种分布的影响研究，模拟结果表明，蒿草在青藏高原的分布受到“年降水量”和“全年最湿季（夏季）、最干季（冬季）降水量”的强烈影响，6种嵩草种类有4种不同的“退/扩”样式，所有这些变化类型都是青藏高原地区不同物种对当地气候变化长期适应的结果，反映了不同物种分布与气候变化关系的复杂性。

研究植被与气候的关系是现今全球气候变化的研究前沿课题之一，与此同时，国内外学者也对气候变化对植被生态系统的影响给予了相当程度的重视。气候变暖已成为事实，面对气候变化，生态系统如何趋利避害？迫使我们需要弄清气候各要素变化与植被生态系统的响应关系。高山植被生长对气候变化十分敏感，能够捕捉全球气候变化影响的早期信号。但是，有关高山植被生长胁迫的限制因子及其生态学的机理解释一直缺乏共识[18]。

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高山植被位于高山带，由耐寒、旱与适冰雪的植物组成的各种群落类型。地生态学上的高山带界于雪线与山地森林上限之间；气候干旱的高山以融冻泥流及频繁的周日融冻交替处为下界。

按垂直高度的差别，高山植被分为：①亚冰雪植丛带。呈不连续分布，有人称为高山冰缘植被。位于雪线与连续高山植被上限之间，岩屑、倒石堆及冰碛物发达，岩隙石缝间有细土物质，为寒冻土，生长着个别高山植物；②高山植被带。位于高山带中部，由典型的低矮、寒（旱）生高山植物组成；③亚高山植被带。属山地森林（或其它山地植被类型）与高山植被间的过渡植被带。高山植被包括高山苔原、亚高山草甸和高山草甸、亚高山灌丛和高山灌丛、高山座垫植被、高山草原、高山荒漠、高山稀疏植丛及高山沼泽等基本类型。中国高原高山广布，高山植被类型极为丰富。