讀懂長(zhǎng)白山森林生態(tài)系統(tǒng)這本“天書” 科研人員在行動(dòng)
中國(guó)網(wǎng)/中國(guó)發(fā)展門戶網(wǎng)訊 (記者 王振紅)提起聞名遐邇的長(zhǎng)白山,腦海里閃過的是清澈碧藍(lán)的天池、郁郁蔥蔥的林海、神秘的不明生物“水怪”……就在這個(gè)心之向往的地方,記者結(jié)識(shí)了走在生態(tài)環(huán)保路上、用熱忱與矢志不渝的初心堅(jiān)守在長(zhǎng)白山的科研人員。
森林塔吊觀測(cè)塔坐落在長(zhǎng)白山郁郁蔥蔥的林海中。長(zhǎng)白山站供圖
綠野情懷
長(zhǎng)白山是歐亞大陸北半部最具代表性的典型自然綜合體,也是我國(guó)自然生態(tài)系統(tǒng)保存最為完整的地區(qū)之一。特別是生態(tài)系統(tǒng)隨海拔呈現(xiàn)明顯的垂直分布帶譜、典型火山地質(zhì)地貌以及低海拔分布的溫帶典型頂極森林類型原始闊葉紅松林,成為亞洲乃至世界不可取代的重要科學(xué)研究基地。
“長(zhǎng)白山森林生態(tài)系統(tǒng)是一部‘天書’,應(yīng)讀深讀透。”正如我國(guó)綠色運(yùn)動(dòng)的先驅(qū)者、中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)白山森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究站(現(xiàn)吉林長(zhǎng)白山森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站,簡(jiǎn)稱“長(zhǎng)白山站”)的奠基人王戰(zhàn)先生的期許,長(zhǎng)白山站建站40多年來,從第一任站長(zhǎng)鞠維珍到現(xiàn)任站長(zhǎng)王安志,他們帶領(lǐng)著科研人員一直在讀這本“天書”,將改善森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能,提高森林生產(chǎn)力,掌握森林生態(tài)系統(tǒng)碳水循環(huán)規(guī)律,保護(hù)生物多樣性等研究作為長(zhǎng)白山站的主要研究方向,并取得了顯著的成績(jī)。長(zhǎng)白山站已成為國(guó)內(nèi)開展森林科研工作的理想基地。
長(zhǎng)白山站副站長(zhǎng)戴冠華。王振紅攝
記者跟隨長(zhǎng)白山站副站長(zhǎng)戴冠華的腳步,深一腳淺一腳走在郁郁蒼蒼的原始闊葉紅松林樣地里,感慨科研人員工作不易。已經(jīng)在長(zhǎng)白山站工作20余年的戴冠華爽朗地笑道,“現(xiàn)在長(zhǎng)白山站科研條件好太多。建站伊始,老一輩科學(xué)家們到實(shí)驗(yàn)地考察靠手腳并用翻越原始林,吃水靠打井,休息的地方不是靠借用林農(nóng)的簡(jiǎn)易房,就是自己搭帳篷。當(dāng)時(shí)樣地里許多取樣及觀測(cè)工作都需要依靠人工完成,每到長(zhǎng)白山的雨季,科研人員都要趕在每場(chǎng)降雨停止之前,趕到樣地測(cè)量雨量筒里的降雨量,觀測(cè)樹干徑流和坡面徑流;標(biāo)準(zhǔn)樣地里的每一根水泥樁都有幾十斤重,都是老先生們親自從山底下的公路上一路扛到林地里。”正是這種以站為家、不斷克服困難、親力親為的精神,才能在長(zhǎng)白山原始森林里建起不同海拔梯度的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)樣地、氣象觀測(cè)站,積累大量的科學(xué)數(shù)據(jù),為后人摸清森林結(jié)構(gòu)、功能及演替規(guī)律打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
據(jù)王安志介紹,現(xiàn)在長(zhǎng)白山站己經(jīng)擁有1000多平方米的綜合性辦公樓,內(nèi)設(shè)10個(gè)實(shí)驗(yàn)室、2個(gè)標(biāo)本室、計(jì)算機(jī)室和圖書資料室;2990平方米專家工作樓,可容納百余人入住,極大提高了長(zhǎng)白山站的野外工作條件。同時(shí),站區(qū)實(shí)現(xiàn)了無線網(wǎng)絡(luò)全覆蓋、野外大科學(xué)裝置網(wǎng)絡(luò)傳輸和互聯(lián)網(wǎng)室內(nèi)介入,來站的科研人員已經(jīng)可以在站區(qū)內(nèi)和野外的標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸與聯(lián)網(wǎng)。
數(shù)據(jù)支撐
記者在走訪時(shí)了解到,長(zhǎng)白山站圍繞應(yīng)對(duì)氣候變化和保護(hù)生物多樣性兩大全球性熱點(diǎn)環(huán)境問題,開展包括生態(tài)學(xué)、水文學(xué)、生物多樣性、植物生理學(xué)等領(lǐng)域研究。擁有規(guī)范化的科學(xué)觀測(cè)平臺(tái)以及國(guó)際化的生態(tài)學(xué)研究平臺(tái),建成森林塔吊觀測(cè)系統(tǒng)、長(zhǎng)白山通量監(jiān)測(cè)平臺(tái)等。
“長(zhǎng)白山站以長(zhǎng)白山自然保護(hù)區(qū)為研究對(duì)象,通過對(duì)溫帶原始森林和天然次生林生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期定位觀測(cè)試驗(yàn)與區(qū)域綜合研究,揭示生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、過程與服務(wù)特征及變化規(guī)律,旨在為探究人類活動(dòng)和環(huán)境變化對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的影響以及森林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的反饋?zhàn)饔茫瑢で笊仲Y源持續(xù)發(fā)展和森林優(yōu)化管理的有效途徑,服務(wù)國(guó)家生態(tài)文明和美麗中國(guó)建設(shè),為森林生態(tài)學(xué)發(fā)展提供科學(xué)支撐。”王安志說。
林冠塔吊觀測(cè)系統(tǒng)。長(zhǎng)白山站供圖
2003年,在長(zhǎng)白山闊葉紅松林觀測(cè)場(chǎng)建成了我國(guó)第一座高50米的森林塔吊觀測(cè)塔,實(shí)現(xiàn)了樹木高度、冠層幾何和樹木生理生態(tài)參數(shù)等的原位觀測(cè)。形成了獨(dú)立于傳統(tǒng)渦度相關(guān)儀的基于界面生態(tài)學(xué)理論的二氧化碳通量觀測(cè)方法,實(shí)現(xiàn)森林生態(tài)系統(tǒng)冠層界面的水、熱和二氧化碳通量的原位測(cè)定,實(shí)現(xiàn)了從點(diǎn)到面的尺度延伸。“塔上裝載包括林冠多角度高光譜相機(jī)、地面激光雷達(dá)(LiDAR)及多角度高光譜系統(tǒng)、林冠和林內(nèi)梯度觀測(cè)系統(tǒng)等國(guó)際先進(jìn)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。”戴冠華介紹說。
長(zhǎng)白山通量觀測(cè)塔。王振紅攝
始建于2002年的長(zhǎng)白山通量監(jiān)測(cè)平臺(tái)現(xiàn)在已拓展為5個(gè)通量站,分別為長(zhǎng)白山溫帶紅松闊葉林通量觀測(cè)站、長(zhǎng)白山次生林通量觀測(cè)站、長(zhǎng)白山輕度擇伐林通量觀測(cè)站、長(zhǎng)白山中度擇伐林通量觀測(cè)站以及東北地區(qū)油松人工林通量觀測(cè)站,站點(diǎn)均采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的渦度相關(guān)通量觀測(cè)技術(shù)。迄今已連續(xù)積累10 余年通量觀測(cè)數(shù)據(jù),為揭示長(zhǎng)白山各生態(tài)系統(tǒng)冠層-大氣、土壤-大氣和根系-大氣界面碳氮水通量計(jì)量平衡關(guān)系及其時(shí)間變異的生物控制機(jī)制和地理空間格局提供數(shù)據(jù)支撐。王安志指出,“通過連續(xù)10多年對(duì)闊葉紅松林二氧化碳通量的觀測(cè),發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)白山原始老齡闊葉紅松林仍是大氣的持續(xù)碳匯,具有持續(xù)固碳能力。這一研究發(fā)現(xiàn)打破了國(guó)際上普遍認(rèn)為老齡林是碳源而不是碳匯的說法。”
物種基因庫
長(zhǎng)白山自然保護(hù)區(qū)。王振紅攝
長(zhǎng)白山自然保護(hù)區(qū)擁有目前世界上保存完整、極具代表性的溫帶原始森林生態(tài)系統(tǒng),云集了北半球溫帶、寒溫帶、寒帶、亞寒帶和北極圈等多種氣候類型和生物群落,是瀕危動(dòng)植物不可多得的重要棲息地,被譽(yù)為“物種基因庫”和“生態(tài)博物館”。2004年,長(zhǎng)白山站建設(shè)完成了25公頃長(zhǎng)白山闊葉紅松林樣地,這是中國(guó)森林生物多樣性監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)最早建成的、當(dāng)時(shí)最北端的一塊樣地,也是全球溫帶地區(qū)最大、最早建成的一塊森林樣地。隨后又建設(shè)完成了24公頃次生楊樺林樣地。樣地已積累近20年森林組成、結(jié)構(gòu)的重要信息,建立了植物數(shù)據(jù)庫。
“森林大型固定樣地是開展森林生物多樣性研究的良好平臺(tái),具有標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一,能夠定位、定時(shí)、數(shù)據(jù)量大并且可以共享等有優(yōu)點(diǎn)。”中國(guó)科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所研究員王緒高介紹說,長(zhǎng)白山自然保護(hù)區(qū)擁有國(guó)家一級(jí)保護(hù)動(dòng)物紫貂、中華秋沙鴨、梅花鹿等9種;國(guó)家一級(jí)保護(hù)植物東北紅豆杉,國(guó)家二級(jí)保護(hù)植物長(zhǎng)白松、朝鮮崖柏、水曲柳等37種。長(zhǎng)白山自然保護(hù)區(qū)總面積為196618.0公頃。活立木蓄積53701142立方米。其中核心區(qū)占保護(hù)區(qū)總面積的66.56%;緩沖區(qū)占保護(hù)區(qū)總面積的9.20%;實(shí)驗(yàn)區(qū)占保護(hù)區(qū)總面積的24.24%。保護(hù)區(qū)森林覆被率95.56%,林木綠化率95.61%。保護(hù)區(qū)動(dòng)物總計(jì)1992種;苔蘚植物與維管束植物總計(jì)1669種;菌物總計(jì)1059種。
科研人員在做控制實(shí)驗(yàn)。長(zhǎng)白山站供圖
戴冠華表示,科研人員依托東北溫帶森林大樣地網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)獲取野外觀測(cè)數(shù)據(jù),并圍繞生物多樣性的維持機(jī)制及其生態(tài)功能開展研究,不僅極大地完善和發(fā)展了生態(tài)學(xué)、生物多樣性科學(xué)等領(lǐng)域的理論,也為當(dāng)?shù)氐纳锒鄻有员Wo(hù)提供了重要的科技支撐。
科研人員取土混合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)。長(zhǎng)白山站供圖
延伸閱讀:長(zhǎng)白山自然保護(hù)區(qū)
長(zhǎng)白山自然保護(hù)區(qū)始建于1960年4月,是我國(guó)建區(qū)最早的自然保護(hù)區(qū)之一;1979年11月,經(jīng)聯(lián)合國(guó)教科文組織批準(zhǔn)加入世界人與生物圈保護(hù)區(qū)網(wǎng)絡(luò);1986年7月,晉升為國(guó)家級(jí)森林與野生動(dòng)物類型自然保護(hù)區(qū);2022年12月,被世界自然保護(hù)聯(lián)盟(IUCN)列入自然保護(hù)地綠色名錄,評(píng)為“世界最佳自然保護(hù)地”。
長(zhǎng)白山自然保護(hù)區(qū)先后與美國(guó)北極國(guó)家野生生物避難所、俄羅斯錫霍特—阿林保護(hù)區(qū)、肯尼亞馬賽馬拉國(guó)家級(jí)保護(hù)區(qū)、意大利內(nèi)布羅蒂地區(qū)自然公園、貴州梵凈山世界生物圈保護(hù)區(qū)、內(nèi)蒙古大興安嶺汗馬世界生物圈保護(hù)區(qū)簽署合作諒解備忘錄并建立姊妹保護(hù)區(qū)關(guān)系。