<p>在加纳博比里森林保护区,从本土树种艳丽榄仁木(ofram)的枝叶间抬头仰望。图片来源:Kwabena Ackah Blay / 对话地球</p>
气候

气候变化如何影响加纳热带森林

不同树种对高温有何种不同反应?一项研究正在开拓此领域。
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科学家正试图了解加纳南部博比里(Bobiri)森林保护区的树木对极端高温的反应。

他们利用热像仪来揭示不同树种所能承受的最高温度,以及这对树木健康和森林整体功能的影响。

A man and woman seated at a desk, focused on a laptop
加纳森林研究所的沙洛姆·阿多·丹索(右)正在解释研究热带树木如何应对气温上升的热成像图像。图片来源:Kwabena Ackah Blay / 对话地球

生成的图像几乎立即被发送给英国普利茅斯大学的英国和加纳研究人员进行分析。

该团队希望他们的发现能够影响加纳植树活动对树种的选择,并提升当地科研人员的能力。他们希望将研究扩展到加纳各地和其他地区,也希望自己的研究能够帮助并鼓励在全球范围内收集和分析与树木生长、呼吸和健康相关的数据。

森林的重要性

博比里森林保护区占地55平方公里。那里旱季和雨季分明,是一个生长着诸多本土树种的多样化热带生态系统,有非洲楝(African mahogany)、艳丽榄仁木(ofram)、象牙海岸榄仁树(emire)、爱里古夷苏木(black hyedua)、安哥拉美木豆(afrormosia)、曼森梧桐(oprono)、‌猴子果树(baku)和白梧桐(wawa)等,并且还发现了约400种蝴蝶和蛾类。

在一块0.2公顷的林地上,矗立着一座金属塔,俯瞰着可见范围内最高的树木。这座塔所在的地方曾经是伐木场的装卸区,塔上配备了一台热成像相机、一台传统相机和一个气象站。遥控相机每10分钟拍摄一次树冠的图像。塔基处的太阳能电池板为设备的运行提供电力。

Aerial view of the a large areas of forests
博比里监测塔高高耸立在森林保护区中央,俯瞰着最高的树木。图片来源:Kwabena Ackah Blay / 对话地球
A solitary tower rises amidst a dense forest
在塔顶,一台热像仪每10分钟拍摄一次树冠的图像。图片来源:Kwabena Ackah Blay / 对话地球

全世界的森林都很重要。它们覆盖了地球大约三分之一的土地,是80%以上陆地物种的家园,并吸收了大量的二氧化碳。联合国环境规划署表示 ,如果我们要将全球变暖控制在1.5摄氏度以内,让森林更好地发挥最后这个功能就至关重要。停止森林砍伐、改善森林管理和开展植树造林是关键。

博比里森林研究项目的共同牵头单位、加纳森林研究所(Forest Research Institute)的高级科学家沙洛姆·阿多·丹索(Shalom Addo-Danso)告诉对话地球,该项目旨在“更好地了解气候变化对热带森林树冠层温度的影响”。

收集的数据与其他类似研究相结合,能帮助我们确定气温上升是如何影响特定树种的生长和呼吸作用的。

An overhead perspective of tree canopy
A "No Trespassing" sign affixed to a tree
A sign full of texts affixed to a tree
纳入研究的两个物种:艳丽榄仁木(上图)是一种经常高出树冠层的高大树木,以及耐荫的罂粟尼索桐(左下图)。博比里森林生长着100多个本土树种,其中许多被集中种植在保护区的植物园中,既能供游客欣赏,又能用于研究。图片来源:Kwabena Ackah Blay / 对话地球

叶片温度

叶片温度之所以重要,主要是因为这会影响植物的光合作用。叶片温度较高时,光合作用效率也会更高,但一旦温度超过一定阈值,光合作用率就会下降。

大多数地球系统模型都假设树叶的温度与空气的温度相同。但参与这项研究的加纳普利茅斯大学博士生威廉·哈根·布朗(William Hagan Brown)表示,情况不一定如此。

通过分析博比里森林的数据,布朗发现冠层树木和“露生”树木(那些高出树冠层的树)的叶片温度都明显高于环境温度。这种差异在较大的叶子上尤为明显。

这可能是因为像艳丽榄仁木这样的露生树种的叶子更容易受到阳光直射。叶片的其他差异,如通过气孔吸收气体和失去水分的速度,也可能是造成这种差异的原因。研究人员正在研究这些差异的相对作用。

An aerial view of the forests, with layer of trees
完好的热带森林通常由不同的层次组成,露生树种在树冠层上方寻找阳光,其他树种则适于林下更阴暗的环境。图片来源:Kwabena Ackah Blay / 对话地球

常绿树种的叶片温度有时高达40摄氏度,超过了生态学家确定的植物光合作用的温度范围。布朗警告说:“发生这种情况时,森林可能会停止发挥碳汇的作用。”

对政策的影响

许多研究表明,热带森林面临着极端温度和干旱的巨大风险,对其多样性影响尤大。根据从加纳森林收集的数据制定政策可以帮助减轻这些影响。

阿多·丹索说:“我们的大多数政策都是基于政府间气候变化专门委员会给出的全球数据,这是默认值。国别数据会提供有用的信息。了解本国热带森林中具有保护和经济意义的特定树种对极端天气事件的耐受度非常重要。”随着全球气候变暖,了解这些情况对加纳的植树造林工作至关重要。

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博比里森林内合法砍伐的原木。尽管这些年来保护区有一些土地用途的变化,但加纳其他原始森林地区,包括保护区,都面临着更大的毁林压力。图片来源:Kwabena Ackah Blay / 对话地球
Aerial view of villages nestled within a large forest
加纳的整体森林覆盖面积减少,主要原因是人口增长,越来越多的人为了种地和盖房而砍伐森林。在原始森林中,导致永久性毁林的因素包括采矿、非法伐木和商品农业扩张。图片来源:Kwabena Ackah Blay / 对话地球

加纳在毁林的同时,也在植树造林。根据全球森林观察(Global Forest Watch)统计,2000年至2020年,该国森林覆盖净损失达5730平方公里。2002年至2023年间,遭到破坏的原始森林面积达到1430平方公里(减少了13%),而这些森林中的本土物种对生物多样性至关重要。

2016年,政府承诺到2030年恢复200万公顷的森林覆盖,次年便通过“加纳森林种植战略”(Ghana Forest Plantation Strategy)将计划付诸实施。

根据国际自然保护联盟基于政府数据发布的一份报告,到2022年底,该国约6280平方公里的退化土地已被“纳入恢复范围”。

然而,“加纳森林种植战略”下的植树造林工作存在问题。保育人士在2023年曾向地球对话表示担忧,认为该战略过于注重种植非本土的硬木树种,从而损害了本土生物多样性。

阿多·丹索乐观地认为,他与普利茅斯大学陆地生态学副教授索菲·福塞特(Sophie Fauset)的合作将推动一些政策未来做出调整。

A butterfly rests on a plant in a jungle setting
A framed display of colorful butterflies mounted on a wall
博比里森林中发现了约400种蝴蝶和飞蛾,包括左图中这只翅膀边缘带有斑点的蝴蝶。右图中是博比里森林中发现的一部分蝴蝶和飞蛾的标本。这里的物种如此丰富,是因为保护区内多样化的本土植物为它们的生存提供了支持。阿多·丹索说,加纳的植树造林计划应该考虑到这一点。图片来源:Kwabena Ackah Blay / 对话地球

另一项研究针对森林的生产力,包括树木的呼吸作用。阿多·丹索解释说:“最终,研究结果可能会影响国家的森林恢复工作,因为如果森林呼吸作用排出的碳量超过了其吸收的碳量,那就有问题了。迟早,我们会将各种研究网站的数据整合起来,并将其用于政策的制定。”

非洲科学,全球合作

由福塞特领导的研究人员网络正在巴西、中国、加纳、印度、美国和英国研究叶片温度。每个国家的研究人员都将为整体数据分析做出贡献。

“这是为了确保我们能获得更可靠的数据。只有将所有不同类型的森林数据综合起来,我们才能了解全球规律。” 福塞特告诉对话地球。

Two men examine equipment in a metal box outdoors.
阿多·丹索正在检查博比里监测塔底部收集的数据,一旁站着的是学员塞缪尔·盖基。图片来源:Kwabena Ackah Blay / 对话地球

塞缪尔·盖基(Samuel Gyekyi)正在接受培训,这是该项目能力建设环节的一部分。他在距离博比里保护区30公里的库马西市克瓦米·恩克鲁玛科技大学(Kwame Nkrumah University of Science and Technology)学习自然资源管理。他说:“我上学的时候从未有过任何实践经验。这个项目让我接触到了科学家,并为我提供了实践机会。”

福塞特说,该团队目前正在努力履行资助协议规定的义务,让全世界的科学家都能够访问他们的数据。

科研人员希望将研究范围扩大到加纳的其他地区和刚果盆地。福塞特补充道,由于刚果盆地的气候更潮湿,将其与加纳进行比较研究会很有用。

A man wearing a safety vest checks leaves in a forest
阿多·丹索正在查看监测塔附近设置的收集器中收集到的落叶。这些落叶会被带回实验室,在受控的加热条件下进行检测。图片来源:Kwabena Ackah Blay / 对话地球
A tape measure is tied around the trunk of a tree
树冠温度项目的另一项内容是用简单的带状树木生长测量仪测量树木的生长情况。图片来源:Kwabena Ackah Blay / 对话地球

阿多·丹索总结道:“我为这项研究感到自豪,因为这些基础数据不仅对加纳科学家有用,对于在博比里森林里正合作开展空气和叶片温度的诸多研究来说,这些数据也有用。”

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