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倘若升温4摄氏度,长江源高寒草地将有哪些变化?——探访2021年江源科考中的“模拟增温试验”

2021/09/07     浏览次数:3    



新华社西宁7月25日电(记者陈杰、张龙、李劲峰)长江源区气温升高,已成为科考共识。倘若气温进一步上升,江源脆弱的高寒草地植被生态将发生哪些变化?2021年长江源综合科考中,一项“模拟增温试验”初步研究结果显示,当江源气温逐步上升,直至升高4摄氏度左右时,江源植被生态系统结构将会发生明显改变,高原草甸生态退化风险相应增加。


走进位于青海省玉树藏族自治州杂多县的水利部长江江源区水生态系统野外科学观测研究站——长江科学院江源基地,草地上排列的15个高矮不同的六边形玻璃温箱格外显眼。江源科考队员、长江科学院博士任斐鹏和队友,正在采集各温箱中植物样本,测算温箱内植被覆盖度,“高原嵩草、老芒麦等江源主要植物在不同温箱内生长一年后,物种丰富度和植株高度都有很大变化。”


↑在青海省玉树藏族自治州杂多县的长江科学院江源基地,长江科学院博士任斐鹏(右)和队友孙宝洋在测算温箱内植被覆盖度。新华社记者 张龙 摄


过去10年,任斐鹏已六次参加江源科考,主要关注气候变化背景下的江源高寒草甸生态系统变化。“多年科考数据显示,江源过去10多年的平均气温,比前40多年的气温平均值,增加了1.4摄氏度。”任斐鹏说,前期科考发现,气温升高可能导致江源植被退化,“但不同气温增幅,会对植被生态带来哪些具体影响,需要相应模拟实验来回答。”


“模拟增温试验”是国际上观测不同增温状态下植物生态系统变化的主要研究方式。这项实验通过在草地上安装不同高度的温箱,布设传感器观测箱内温度,模拟形成不同增温条件,从而分析箱内植被生态的相应变化。


任斐鹏介绍,增温箱由有机玻璃和不锈钢构成。由于青藏高原昼夜温差大、风力强,温箱需要重新设计和制作,才能确保温箱能经受住夹杂冰雹的大风,还能适应高温差变化带来的热胀冷缩。“我们自己画图纸、做模型,先后试制5类不同模型后,才最终做出适应高原条件的温箱。”


↑在长江源地区,长江科学院博士任斐鹏(右)和队友孙宝洋在采集草样。新华社记者 张龙 摄


2020年7月中旬,15个六边形温箱从武汉运至杂多基地完成安装后,开始试验。记者在现场看到,15个温箱高度分为5组,高度在0.4米至1.20米间均等分布,加上自然草地对照组,共形成6组不同温度下的植被对比观测样方。


根据温度传感器数据,在长江源区多年平均气温在零下1摄氏度的基础上,不同高度的温箱能实现不同幅度增温。其中1.2米高的温箱,能增温约4摄氏度。过去两年多,任斐鹏和队友一直在制作合适的温箱,观测温箱内草地生态系统,他们也被其他同事笑称为“草地温箱奶爸”。


不同增温条件下,江源植被生物多样性和生长状况都发生了明显变化。任斐鹏介绍,一年的模拟增温试验发现,随气温升高,江源禾本科植物的高度明显增加,俗称为“断肠草”的狼毒等毒杂草有所增多,鼠害干扰明显增强,这会对江源草地生态系统带来诸多不利影响。


↑在长江源区,任斐鹏在测算植被覆盖度。新华社记者 张龙 摄


作为江源常见的禾本科植物代表,老芒麦对温度变化反应非常敏感。科考队员孙宝洋介绍,在露天情况下,老芒麦夏季平均高度约72厘米,试验中随着温箱内温度增加,老芒麦也逐步长高,“在1.2米高的温箱中,老芒麦最高能长到1.2米,这在江源自然环境中很少能见到。”


“老芒麦等植物高度增加,必将影响周边低矮植物生长环境,甚至可能打破原有植物群落的种间关系。”任斐鹏介绍,加上毒杂草增多,势必会对江源高寒草地生态带来一系列不利影响,增加江源草地生态退化风险,“这些都需要在后续增温实验中,持续关注与研究。”


“植物是维持长江源生态健康的重要基础。在长江源区升温背景下,江源模拟增温试验具有非常高的研究价值。”长江科学院副总工程师徐平表示,气温升高将对江源地区脆弱的生态系统,带来一系列连锁反应,需要引起高度关注,这也为江源科考提出更高要求,“必须加强江源气候变化、生态演变等方面的基础研究,才能为保护好长江源提供更加坚实的科研支撑。”


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