提　要　人类活动所引起的温室效应及由此造成的全球气候变化和对全球生态环境的影响正越来越引起人们的关注。作为全球陆地生态系统一个重要组分的森林对未来气候变化的响应更是人们关注的重点。文中系统地论述了未来气候变化对森林生态系统树种组成、林分结构、分布和生产力的潜在响应，提出了今后需要加强的一些研究领域。

关键词　全球气候变化；森林生态系统；影响

中图分类号　S718.5

文献标识码　A

文章编号　1000－3037(2001)01－0071－08

　　虽然目前关于气候变化的预测还存在着很多不确定性^[1]，其预测的结果也不一定准确，但是现有大量证据已表明：由于人类活动的影响，大气中二氧化碳浓度已由工业革命前的 280μmol/mol 增加到 90 年代初期的 350μmol/mol^[2、3]，与此相对应，地球表面的年平均温度在一个多世纪以来也上升了 0.6℃^[4]。因此，人类活动所引起的温室效应在不断加强是毋庸置疑的。许多科学家坚信：即使以目前 CO₂ 排放的速率计算，到本世纪中后期，大气中二氧化碳浓度将倍增^[4～6]，因此，在未来的一百年中全球气候格局将发生变化基本上是可以肯定的。目前，虽然各种大气环流模型 (GCMs) 对未来气候变化预测的量上不尽相同，但其所预测的未来气候变化的总体趋势基本趋于一致^[7]。纵观现有对大气中二氧化碳浓度倍增后有关未来气候变化的预测结果，可归结为以下几点：①全球平均气温将升高 1.5～4.5℃，全球气候带将向极地方向发生一定程度的位移；②最低温度的增幅比最高温度的增幅大，夜晚温度的增幅比白天温度的增幅大，冬季增温比夏季增温明显；③全球降雨量总体上有所增加，但全球降雨的格局将发生改变，降雨量可能因不同的地区和不同的季节而有很大的区别（如沿海地区的降雨将增加，而内陆地区的降雨则不变甚至减少）；④由于蒸散作用所损失的水分远大于降雨增加的量，因此中纬度内陆地区的夏季干旱将明显增加^[7]。由于未来气候的变化可能将对全球的生态环境、社会和经济等产生巨大的影响，这是人们对气候变化密切关注的主要原因。

　　森林生态系统是地球陆地生态系统的主体，它具有很高的生物生产力和生物量以及丰富的生物多样性。目前，虽然全球森林面积仅占地球陆地面积的约 26%，但是其碳储量占整个陆地植被碳储量的 80% 以上，而且森林每年的碳固定量约占整个陆地生物碳固定量的 2/3^[8]，因此，森林在维护全球碳平衡中具有重大的作用。此外，森林还为人类社会的生产活动以及人类的生活提供丰富的资源；在维护区域性气候和保护区域生态环境（如防止水土流失）等方面，森林也有着很大的贡献，所以，森林在维系地球生命系统的平衡中具有不可替代的作用。由于森林与气候之间存在着密切的关系，气候的变化将不可避免地对森林产生一定程度的影响。反过来，因全球森林生态系统是一个巨大的碳库，受气候变化的影响，它对大气中的 CO₂ 起着源或汇的作用，从而进一步加强或抵消未来气候的变化。因此，未来气候的变化对森林的影响及森林对气候的反馈作用已引起人们极大的关注，并进行了大量的研究^[7～9、13]。人们通过气室实验和模型模拟，在时间尺度上从几天到几世纪及在空间尺度上从叶片到个体、种群、群落、生态系统、景观、区域及全球等各个层次来阐述气候变化对树木生理、物种组成和迁移、森林生产力以及物种和植被分布等多方面的影响。

1 全球气候变化对森林生态系统结构和物种组成的影响

　　森林生态系统的结构和物种组成是系统稳定性的基础，生态系统的结构越复杂、物种越丰富，则系统表现出良好的稳定性，其抗干扰能力越强；反之，其结构简单、种类单调，则系统的稳定性差，抗干扰能力相对较弱。千万年来，不同的物种为了适应不同的环境条件而形成了其各自独特的生理和生态特征，从而形成现有不同森林生态系统的结构和物种组成。由于原有系统中不同的树木物种及其不同的年龄阶段对 CO₂ 浓度上升及由此引起的气候变化的响应存在着很大的差别。因此，气候变化将强烈地改变森林生态系统的结构和物种组成。气候变化可能通过以下途径使森林物种组成和结构发生改变。

　　（1）温度胁迫：温度是物种分布的主要限制因子之一，高温限制了北方物种分布的南界，而低温则是热带和亚热带物种向北分布的限制因素。在未来气候变化的预测中，全球平均温度将升高，尤其是冬季低温的升高，这对于一些嗜冷物种来说无疑是一个灾害，因为这种变化打破了它们原有的休眠节律，使其生长受到抑制；但对于嗜温性物种来说则非常有利，温度升高不仅使它们本身无需忍受漫长而寒冷的冬季，而且有利于其种子的萌发，使它们演替更新的速度加快，竞争能力提高。

　　（2）水分胁迫：虽然现有大气环流模型预测全球降雨量将有所增加，但是由于地区和季节的不同而存在很大的差别。例如预测的结果还表明，在中纬度内陆地区其降雨会相对减少尤其是在夏季，在一些热带地区其干旱季节也将延长。此外，气温升高也将导致地面蒸散作用增加，使土壤含水量减少，植物在其生长季节中水分严重亏损，从而使其生长受到抑制，甚至出现落叶及顶梢枯死等现象而导致衰亡。但是对于一些耐旱能力强的物种（如一些旱性灌丛）来说，这种变化将会使它们在物种间的竞争中处于有利的地位，从而得以大量地繁殖和入侵。

　　（3）物候变化：冬季和早春温度的升高还会使春季提前到来，从而影响到植物的物候，使它们提前开花放叶，这将对那些在早春完成其生活史的林下植物产生不利的影响，甚至有可能使其无法完成生命周期而导致灭亡，从而导致森林生态系统的结构和物种组成的改变。

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