大家好，我是张林，来自中国科学院青藏高原研究所。我现在正在西藏援藏，受援的单位是西藏自治区科技信息研究所。今天我要给大家分享的故事叫《当高山树线遇上气候变化》。

这张图大家很熟悉了。我们所在的地球从上个世纪开始一直在持续增温。尤其是六七十年代以来，增温更加明显。大家也都能感受到今年北京的热浪。当然了，不仅仅是北京，整个北半球都在遭遇这种热浪。

说到气候变化，大家还可以看这张图。右边最高的两个蓝色柱子表示的是海拔4000米以上的地方。这个地方有什么不一样呢？这里1991年到2012年温度变幅达到了0.7℃，也就是每10年温度增加0.7℃。这是多么惊人的一个数字，远远超过了低海拔的地区。而我们关注的就是4000米以上高海拔的地方。从全球范围来看，主要就是青藏高原。

一提到青藏高原或者西藏，不知道大家会想到什么呢？冰川、雪山还是草地、荒漠？实际上，在咱们西藏有着大面积的原始森林。西藏拥有全国第三大的林区，更重要的是，这里有我国面积最大的完整森林生态系统。

什么叫完整森林生态系统？这与两个核心概念有关。第一个概念要求大面积，第二个概念要求近30年或者50年没有明显的人为干扰和破坏，砍伐之类的都不行。

那么大家可以看一看，红色部分是我国完整森林生态系统的主要分布区，在天山有一点点，东北大兴安岭有一点点，大面积的分布位于青藏高原、川西地区和青藏高原东部。最大面积的完整森林生态系统就在西藏的东南部，也就是林芝这一带。

森林生态系统虽然面积大，但是它是有界的。森林爬到一定海拔以后，就上不去了，会被灌木或者草地取代。这在景观上看就像一条线，我们把它叫作“林线”。也还有一个概念叫“树线”。

这张图展示的就是“林线”和“树线”。“树线”是指这棵树再往更高海拔分布，就只能长到两米了，我们以两米来定义这个界线。不管是林线还是树线，这是树木向更高海拔分布的极限之处，再往高就没有森林和树木了。

这么一个极限的地方就必定有一些特殊之处，这里是探索生态系统响应气候变化的敏感的窗口地区。

高山树线在全球各个地方都广泛分布。比如说下面的这几张图展示的是林芝地区和工布江达也就是藏东南的林线，川西的高山栎的林线，还有贝加尔湖边萨彦岭的高山树线。

那么我们就会想，这个树线怎么形成的？限制它的因子是什么？

瑞士的科学家克里斯蒂安·克尔纳（Kristian Körner）对全球林线的土壤温度进行了广泛的调研。他发现了一个问题，不管林线海拔有多高、纬度有多高，它的土壤10厘米内的温度阈值都控制在六七度左右。这就说明大背景下,温度是限制林线爬升的关键因子。

下面我们来做一个简单的小学算术题。在上一个世纪1900年到2000年这100年间，全球平均地表温度增加了0.74℃。我们知道海拔每增加100米，温度降低0.6℃或者0.55℃。

我们把这两个数据对等起来，那么过去一个世纪的温度变化是不是就相当于135米的海拔降幅呢？也就意味着在气候变暖的背景下，林线如果响应比较敏感，是不是就应该爬升135米呢？

著名的德国博物学家亚历山大·冯·洪堡在1802年到访了南美洲安第斯山的钦博拉索峰。如果海拔不是按海平面来计算，而是按离地心的距离来计算，全球最高峰就会是这里而不是珠峰，因为地球不是完美的球形。

这位博物学家到了这里就发现了一个问题，当时这里植被上限海拔是4600米。过了210年，又有学者爬到这个山上，发现植被上限上升到了5185米。也就是说，210年的时间，植被上限爬升了585米之多。

我们再看一下全球的数据。有学者在2009年对全球的林线做了调研，把1900年的照片和近期的林线照片做一个对比，然后来看它是否爬升了。最终得到这样一个数据：52%的林线确实是上升了，但是有另外的47%的林线位置没有明显的波动。

所以我们就挺好奇，为什么全球将近一半林线的位置没有明显爬升？

正是带着这样一个问题，2008年我来到了色季拉山。

大家看这个图，这张图中间的那条路就是传说中的此生必驾的318国道。在318国道旁的色季拉山山口，左侧为阴坡，分布着以急尖长苞冷杉这个物种为主的林线，而在另外一侧阳坡，形成了以方枝柏为主的林线。

我们就在这个林线的过渡带，对阴坡和阳坡的景观开展了林线观测和调查。

我们先看右边这张图，图中下面这个浅绿色的是灌丛。那个灌丛很高，有的有四五米高，我们需要从中间钻过去，还要不断的采样。这采一个，那采一个，一看好像有点像捡破烂的。

我们再看中间的这张图片。手里拿个破塑料袋，也不知道搁着什么残羹剩炙，像不像个要饭的？但是实际上你一问，那人是科学院的。当然了，这是对我们做科学研究的一个形象幽默的比喻吧。

在这样高海拔的地段，各种条件都很艰苦，我们团队在色季拉山做的就是这样的工作。在林线过渡带我们做了一个样方。样方实际上就是画一个框。这个框的宽度是30米，沿着坡面距离是150米，我们要考察这个样方里每一株树的年龄。用生长锥的方法，就可以获取每一棵树详细的年龄以及它的变化情况。

就这样，正常情况下我们需要在同一个坡面上打2到3个这样的样方，就能得到这样一个数据。

这个图能说明什么呢？当你清楚了每棵树的位置和年龄，就可以反推它若干年以来的变化情况。比如说现在红框所示的位置，这个实心点就代表了它在这个年代、也就是200年前已经出现了，下一个窗口代表的就是下一个50年，它变成了空心点，这意味它继续存在着。

就这样以空间代替时间的方法，我们就可以得到森林的整个序列，然后得出一个结论：过去200年这个树线一直维持在4300米多一点，没有明显的变化。

这是一个样地的数据，我们还有若干个样地。上面这个样地数据也表明，树线维持在4385米之后又往上增加了2米。我们认为2米是种子传播的一个合理范围，其实变化不大。所以得出来的结论是位置波动不明显。但是你们看，每一个窗口越靠右边，它是不是越来越密了？个体数增加了？

虽然位置不动，但是密度增加。那我们就在思考，200年是一个持续的变暖过程，为什么这条线它不往上动呢？这是受到了什么样的限制？

我们可以分析一下，要让林线爬向高海拔，种子要能传播到这个林线以上，并萌发长成小苗，小苗还要长成小树，小树再长成大树。但我们发现，在林线过渡带没有大树，小树也没怎么见到，但是小苗密密麻麻、一堆一堆的。

所以，小苗到小树这个环节可能被一个关键的因子限制了。于是我们在两个坡面上展开了相关的调查，我们把相同来源的冷杉小苗移到更高海拔的阴坡和阳坡，由此形成一个对照，来看变暖背景下的林带是怎么变化的。

当时我还是博士后，左下角是我的一个师弟，我们当时就做了这样一个移植实验。在这个场景下，小苗很脆弱，这里辐射又很强，所以我们取了一些杜鹃的枝条，像一个伞一样给小苗做保护。这个小苗就像我们的子女一样，需要呵护和关爱。

综合了6年的实验调查数据，我们得到一个什么结论呢？这个图的横坐标是温度，把很多年的数据合到一块儿，我们就可以看不同年份的温度变化。我们发现，随着温度的增加，低温事件发生的频率增加了。

什么叫低温事件？指的就是温度小于0℃的时候。低温事件增加了以后，就对幼苗产生了影响。说白了就是，气候变暖导致植物的生长时间提前。植物本来会在5月10日生长，但由于气候变暖5月1日就开始长了。这个时候它会面临很多的低温事件的刺激，幼苗暴露在不利温度的频率增加了，进而导致了幼苗的死亡。所以这个实验数据就为色季拉山的树线为什么在过去200年不往上爬提供了一个森林更新方面的证据。

当然，这只是在色季拉山这一个点的工作，青藏高原有很多林线。

那青藏高原整体是个什么情况呢？从右上角乌兰哈里哈图的林线，到中间的这个然乌湖边的林线再到林芝的林线，上面的林线明显感觉很干，下面的林线总体比较湿润。

这是我们当时开展调查的一个照片。右上角展示的是我当时爬到了全球最高海拔林线，在4930米处和最高的那棵树的合影。

我们得到什么调查结果呢？首先，高原上这些林线或者树线有没有往上爬？我们的结论是：爬了，大部分爬动了，爬动的幅度在0米到80米之间。确实有没动的，但是也有爬得快的。

这种爬升的幅度和灌木植被的厚度有关系。大家可以想象一下，把这个乔木和灌木想成两个军团在打仗。当灌木军团兵强马壮的时候，乔木打不赢它，这个时候就保持一个对峙的状态，就不动。但是当灌木军团里都是散兵游勇又不团结，这个时候乔木哗就冲上去。

我们对乔木和灌木物候生长的信息和时间进行了长期的监测，发现一个很有意思的规律。

气候变暖使乔木能够提前生长。比如这个乔木本来要5月15日才生长，但现在5月1日就可以长了。生长得早，它就可以不断地进行光合作用产生干物质供自己生长。

而灌木不一样。灌木在遭受气候变暖之后，反而会延迟生长。原本5月20日开始生长的灌木，推迟到6月1日才开始生长。长得晚了就会被“欺负”。所以大部分情况下乔木会把灌木打败。所以这提供了一个生物学的机制，与之前研究者们认为的温度限制或者其他的环境因子限制是截然不同的一种机制解释。

上面是我们在青藏高原做的研究。接下来，我们把全球的林线数据整合之后，发现全球林线大部分都是在增长的。

大家看，143个树线里有127个增长了。我们把它以北纬60°为标准进行量化之后发现，越靠北林线的爬升幅度越快，甚至能达到0.5米/年的爬升速度。

我们再把视线拉回到西藏。整个西藏森林到底是怎么变化的？我们分析了过去四五十年的植被变化情况，发现森林的面积和生物量都是增加的。生物量大家可以理解成碳库。从最早的1973年一直到现在的2023年，呈现一个明显增加的趋势，但是在2000年前后出现了一个转折。

这个转折是结构的转折。比如说云冷杉，也就是图中灰色的部分，在2000年减少了。

云冷杉作为当地比较原始的森林，被松林或者阔叶树，也就是图中黄色和绿色的取而代之。也就是说，虽然总体碳库增加，但是局部存在风险。

举个西藏林芝市鲁朗镇的例子。图中嫩绿色的那个地方大概在1934年左右遭遇了一场火灾。大家可以看到，过了将近90年植被仍然没有恢复。所以一旦破坏，要再恢复到原样是一件很难很难的事情。

实际上，全球类似这样的事件在不断地发生。有一篇报道说，全球的大个体树木在不断地死亡，全球各地都陆续发现了这样的问题。在整个森林生态系统里面，大个体树木是构成生物量的主体。大个体树木死了，不就意味着碳库消失了吗？或者意味着这些碳要被微生物取代，也可能进入到土壤碳库去了。

在这样一个背景下，我们西藏仍有一些让人惊喜的发现。比如说2022年发现的最高树不丹松，当时报道说这是我们国内最高树，高达76.8米。右上角的云南黄果冷杉是在察隅发现的，高达82米。2023年又发现了亚洲第一高树西藏柏木，102.3米。

这一系列大树的研究报道，意味着我们国家有丰富的树种。同时也意味着我们需要去保护这样一个原始的森林生态系统。

当然，保护不是停留在嘴上。对于双碳目标来说，我们需要开展多尺度、多角度的研究。比如要从植物生理到群落调查，再到利用激光雷达和遥感监测、模型模拟等，来完整地反映整个碳库的变化。我们要开展这样一个长期的碳汇监测。

最后，从高山树线、到森林碳汇、再到我现在的援藏工作，我已经记不清楚我到底上了多少趟高原了。我不禁在想，是什么东西让我一次又一次登上高原？

我想吸引我的不仅仅是我们能看到的壮美画面，冰川、雪山、湖泊、草地，还有这些景观背后的科学故事和自然奥秘。当然，还有那一份高原上独特的神圣和宁静。

谢谢大家！