二氧化碳在非洲稀树草原变化中的惊人作用

最近的研究表明,随着大气中二氧化碳水平的上升有利于树木的生长而不是草原,许多世界上许多稀树草原,包括著名的南部非洲景观,正在发生重大变化。

非洲的Savanna生态系统包括塞伦盖蒂的刺刺树平原,克鲁格国家公园的开放式林地和卡拉哈里的干燥的红砂萨凡纳斯 - 占撒哈拉沙漠以南的大约70%。并且有证据表明,随着大气中二氧化碳的含量上升,这些标志性和生物多样性景观正在发生变化,以牺牲草的牺牲,从而为树木的生长带来了生长。

2012年对实验图的调查在南非的稀树草原中,几十年来,火灾,降雨和食草动物的压力一直保持恒定 - 木本植物质量大幅增加,作者主要归因于所谓的“二氧化碳施肥效应”,植物生长的增强是造成的。增加大气二氧化碳。建模研究发表在期刊上自然去年描述了非洲草原和稀树草原的广泛地区最近的迅速转变,呈茂密的植被繁茂的状态,随着大气浓度的二氧化碳浓度的增长,这种趋势预计将在未来几十年中加速。已经有迹象表明,随着萨凡纳变得更加繁茂,猎豹(Cheetah)这样的开阔动物正在遭受苦难。

南非稀树草原
从1925年到2011年,南非稀树草原的变化。IB巨头/南非国家生物多样性研究所;188金博网注册就送188詹姆斯·普特克/开普敦大学

这种趋势不仅限于非洲。上个月发布的一项澳大利亚研究部分依赖于卫星数据,得出的结论是,全球温暖,干旱地区的叶子覆盖在过去的三十年中,增长了约11%由于二氧化碳水平较高。澳大利亚国家科学局(CSIRO)和澳大利亚国立大学的Randall Donohue及其同事说,二氧化碳施肥效应“现在已经是一个重要的土地表面过程”,塑造了地球大部分地区的生态系统。

盖伊·米特格利(Guy Midgley)是一位著名的南非气候研究人员,他撰写了几篇关于二氧化碳受精的论文,他说,澳大利亚论文中描述的干旱区绿化的增加是“惊人的”。他说,这项研究是越来越多的证据表明,大气中二氧化碳的浓度上升的浓度不断上升,这是一个有价值的补充,这与温度升高无关。

尽管有些人可能认为沙漠植物生长的增加是阳性的,但米米格利(Midgley)警告说,稀树草原和草原的木质植被的扩大可能会产生严重的负面影响。它可能威胁到野生动植物的种群和供水,因为树木和灌木的水比草多。它甚至可以放大全球变暖,因为通常比草更黑的树木可以吸收更多的太阳辐射。

Savannas是双方都没有赢得过的草和树木之间生存空间的战斗的结果。

南非国家生物多样性研究所的气候变化和生物适应部门首席主管Midgley表示,稀树草原可以看作是双方都没有赢得过的草与树木之间的居住空间之战。188金博网注册就送188如果草赢得战斗,将会导致无树大草原。如果要赢得树木,稀树草原将变得越来越密集的林地。在有足够降雨以支持茂密森林的地区发现了许多非洲稀树草原,但是火和大型食草动物(例如大象)不断地倒下树木,为草地提供了生长的空间,并保持了两侧之间的粗糙平衡。他说,近几十年来,在南部非洲大片中观察到的“灌木丛侵占”是草与树木之间的平衡的一个例子。

近几十年来,在南部非洲的大片地区,牧场主和野生动植物经理一直在注意到木质植被的增加。灌木和树木入侵了草原,将它们转变为稀树草原。Savannas变得茂密,有时变得茂密。轶事证据和时间序列照片表明,这种趋势在1980年代加速,到那个十年结束时,“灌木丛侵占”是一个常用的术语,是次大陆的牧场和野生动植物地区发生的事情。

纳米比亚是南非西北部的一个普遍干旱,人口稀少的国家,受到特别激烈的热门;该国约2600万公顷(6400万英亩)被不良木本植物入侵,木本植物窒息了放牧地区。由于树木比草多雨,因此它们还大大减少了地下水充电并进入河流。根据一些估计,草原的损失是该国牛肉产量现在低于1950年代的50%至70%的原因之一。布什侵占每年损失纳米比亚的小经济费用高达1.7亿美元。

非洲猎豹
撒哈拉以南非洲的草原损失正在影响包括猎豹在内的野生动植物。杰拉尔德·欣德(Gerald Hinde)

稀树草原的变化也会影响野生动植物。纳米比亚的保护主义者是世界上剩下的猎豹剩余人群的所在地,大约二十年前开始发现严重的眼睛受伤的饥饿者。他们的平原 - 抗原猎物不仅被树木挤满了,而且猎豹(宁愿在开放区域狩猎他们的著名速度)也被接管景观的木质植物刺蒙蔽了双眼。

研究秃鹰的鸟类学家是受威胁的南部非洲清道夫,发现它避免了在灌木丛中觅食的动物尸体的觅食。开普秃鹰是大而重型的鸟类,需要长时间清晰的起飞才能向空中发射。为了避免成为掠食者的餐点,看来秃鹰根本没有降落在灌木丛中似乎太密集的地方,无法再次起飞。该物种曾经在纳米比亚曾经不再在那里繁殖。

在1980年代和90年代,主要的看法是,灌木丛侵占的主要原因是不良的土地管理,尤其是过度放牧的原因,因为树木很容易地在太多的绵羊和牛破坏了多年生草时会殖民地产生的裸露地球。但是,一些专家指出,管理良好的农场经常遭受灌木丛的侵占。尽管过度放牧可能会导致灌木丛的侵占,但他们认为一些更大的环境变化正在帮助木质植物占主导地位。

2000年,米德利(Midgley)与开普敦大学生态学家威廉·邦德(William Bond)一起加入发表论文提出一种机制,使大气中的二氧化碳增加可以在非洲稀树草原争夺战中偏爱树木而不是草。在这些稀树草原中,草比树木更容易易燃,更容易耐火 - 它们在火后迅速通过景观和再生长燃烧,需要更少的时间(以及更少的水,土壤养分和大气碳)才能达到成熟度。

要建立在景观中,稀树草原必须达到约四米的高度,以免被草燃料的火摧毁其茎和冠。换句话说,只有树木从火上伸开足够长的时间才能建立足够高的茎以远远超过火焰区域,才能建立。(许多非洲的稀树草原树木并没有被大火彻底杀死,而是在摧毁地上的零件后从根部重新吞噬。)

通过胜任水,营养和光线,树木开始接管景观。

过去的研究表明,稀树草原通常需要四年或更长时间才能达到防火高度,但是大多数非洲稀树草原每一到三年燃烧一次,因此,只有在火灾之间存在罕见,比正常的较长时期,树木才能成熟。更多的二氧化碳在空中意味着树木可以从理论上建造其碳密集型茎和根部更长,更厚,更快。邦德(Bond)和米特格利(Midgley)假设,因此,大气二氧化碳水平较低的几十年前,树木在大火后的生长和重新涂速度可能更快,从而增加了到达防火高度的机会。然后,通过将草,养分和光的草地淘汰,树木可以主导景观。

更多的recently, to test if savanna trees do in fact grow faster in increased atmospheric concentrations of CO2, Bond and Midgley’s colleague, Barney Kgope, grew African savanna tree and grass seedlings in chambers that allowed him to vary the CO2 levels in the air around the plants. The results,于2010年出版,令人惊讶。Some savanna trees grown in an atmosphere of 370 parts per million (ppm) of carbon dioxide (a little lower than today’s level of 400 ppm) grew more than twice as fast as the same species grown in the pre-industrial atmosphere of 280 ppm of CO2. Not only were the trees grown at 370 ppm taller than those grown in pre-industrial concentrations of CO2, they had bigger thorns to protect them from herbivores and far more extensive root systems than their pre-industrial counterparts. They had, in Bond’s terms, become “supertrees.”

研究员Donohue说,尽管他的新澳大利亚研究中使用的卫星图像并未区分绿草和绿色木本植物,但他和他的同事观察到的趋势与由于CO2受精而在非洲植物生物量的普遍增加一致。尽管一些新闻媒体报道了他的研究结果表明气候变化是“绿色”,但Donohue对这种单方面的解释表示警告。他说:“将会有赢家和失败者,因为某些干旱地区的植被增加可能会增加当地的生物多样性,但也可能会损害适合较少养生栖息地的物种。18bet体育188金博网注册就送188

盖伊·米特格利(Guy Midgley)对大气二氧化碳显然不断增强的影响力更加悲观。“We [South Africans] like our non-forest ecosystems,” he said, noting that aside from the impacts that an increase in woody plants will have on grassland wildlife and livestock ranching, the country’s grasslands form watersheds that feed rivers vital to the economy. Studies show that water yields of South African grassland catchment areas drop significantly when invaded by alien trees, one reason that the government spends millions of dollars a year to remove them.

一位科学家说:“从植物的角度来看,我们正处于勇敢的新世界,这有点令人恐惧。”

南非的生态学家正试图弄清楚如何最好地阻止树木接管稀树草原,也许是在炎热,干燥的日子上设置的“火灾暴风雨”,以最大程度地发挥其产生的热量,或者仔细的树木粉状。但是,超级火灾可能会对生态系统产生负面影响,而手动变薄可能太昂贵了。

Midgley说,通过达到当今400 ppm大气二氧化碳的水平,“我们已经将进化时钟转移到了一个世纪以来的500万年。这是我们的生态系统的工作方式的巨大变化。”他指出,大气二氧化碳可能在34至5500万年前的始新世时代的最后一个水平到2100 ppm,这是最后一次看到的水平,当时森林几乎覆盖了几乎所有地球,早在现代草和我们今天知道的大型稀树草原哺乳动物之前就覆盖了所有地球。进化。

威廉·邦德(William Bond)说:“从植物的角度来看,我们处于勇敢的新世界。”“这有点令人恐惧。我们的平原动物背着墙。”他说,新入侵的树木对打击气候变化无意义,因为在全球范围内它们是一个可忽略的小碳汇。

他说:“我们必须停止来源的问题。”“我们必须停止燃烧化石燃料并将碳送入空中。”

他嬉戏地笑着,指的是肯尼亚环保主义者和诺贝尔和平奖得主,他倡导整个非洲大陆的耕作运动。“树并不总是一件好事。”