樹木被鋸倒以后，橫斷面上會有一圈圈色澤不一、大小不同的同心環(huán)紋，這便是樹木的年輪。它是歲月留下的痕跡，通過它可以準確計算出樹木的年齡和每年的生長變化。
近日，我國研究人員建立了青藏高原納木錯區(qū)域537年(1479年—2015年)的灌木年輪寬度年表，這是我國迄今最長的灌木年輪寬度年表。那么，灌木年輪和喬木年輪有什么區(qū)別?建立這個最長灌木年輪寬度年表又有什么用呢?
灌木年輪比喬木年輪窄得多
事實上，樹木年輪是形成層細胞周期性活動的結(jié)果，而形成層則是位于韌皮部和木質(zhì)部之間的一層活躍的分生組織。形成層通過細胞分裂產(chǎn)生新的木質(zhì)部細胞，是木本植物維持生長和發(fā)育的關(guān)鍵。
在中高緯度地區(qū)，形成層活動通常具有明顯的季節(jié)性。一般而言，生長季早期形成的細胞，孔腔較大，細胞壁薄，為早材;生長季晚期形成的細胞，孔腔較小，細胞壁較厚，為晚材。“氣候變化通過影響形成層細胞分裂的時間和速率，從而影響年輪結(jié)構(gòu)和寬窄變化。因此，通過樹木年輪的寬窄變化，我們可以提取過去的氣候變化信息。”中科院青藏高原所研究員梁爾源告訴科技日報記者。
灌木年輪和喬木年輪在形成的機理和過程上沒有本質(zhì)的區(qū)別，都是形成層周期性活動的結(jié)果。但鑒于灌叢生長環(huán)境一般比喬木相對嚴酷，灌木形成的年輪一般要比喬木窄得多。例如，青藏高原及環(huán)北極地區(qū)，環(huán)境較為惡劣，生長季相對較短，灌叢的生長型常以多枝和匍匐狀出現(xiàn)，造成這些地區(qū)的灌木出現(xiàn)極窄年輪和不規(guī)則年輪。研究揭示，喜馬拉雅山南坡珠峰山谷(4150米)掃帚巖須灌木平均年輪寬度僅64微米。
梁爾源表示，在一些水分和溫度條件極端差的年份，為了保證生存和繁衍，灌木形成層甚至全年都不進行分裂，導致沒有年輪的形成。在生長季較為干旱的地區(qū)，水分狀況也限制著灌木年輪的寬度變化。比如在地中海地區(qū)，夏季干旱會導致灌木的形成層出現(xiàn)短暫的休眠現(xiàn)象。在夏末，降水逐漸增加，形成層又開始活動，從而形成偽年輪——類似一年形成兩個年輪的現(xiàn)象。
記錄干濕變化的自然檔案
灌木能夠適應(yīng)較為嚴酷的生存環(huán)境，因此可以生長在比喬木分布更廣泛的區(qū)域，比如環(huán)北極樹線以北和高原樹線之上，或者荒漠區(qū)。其年輪寬度可以作為指示灌叢生存環(huán)境的指標。較寬的灌木年輪通常反映了相對好的區(qū)域環(huán)境狀況。“研究人員通過灌木年輪寬度年表序列可以完整地展現(xiàn)特定地區(qū)的溫度、水分、干旱歷史、極端氣候、蟲害或者地質(zhì)災(zāi)害等的變化歷史。”梁爾源說，比如青藏高原納木錯區(qū)域的香柏灌木。
納木錯區(qū)域位于青藏高原西風、季風過渡區(qū)，屬于高寒荒漠植被區(qū)域，平均海拔4700米以上，香柏灌叢分布于海拔4740—4920米的陽坡，呈匍匐狀生長，形成保溫的微生境。香柏個體的基徑普遍較小，約15厘米，但是其冠幅可達20平方米以上，類似于一棵趴在地上的喬木。
中科院青藏高原所博士后蘆曉明介紹，香柏灌叢的生長受到生長季早期水分狀況的限制，此期間的極端干旱會導致極窄年輪和缺失輪的形成。研究人員通過死亡和活植株年輪寬度的序列，可以建立537年的灌木年輪寬度年表，這是記錄過去干濕變化的自然檔案。
利用樹木年輪可了解青藏高原過去的氣候變化和森林動態(tài)。但是，青藏高原的森林主要分布于東部、東南部和喜馬拉雅山南坡等邊緣山地，在青藏高原內(nèi)陸難以開展樹輪研究。灌叢在青藏高原分布更為廣泛，開展灌叢研究可以將以喬木為主的樹輪網(wǎng)絡(luò)研究拓展至高原內(nèi)部。
“第二次青藏高原綜合科學考察研究將對高原內(nèi)部灌叢分布進行系統(tǒng)的調(diào)查，相信隨著青藏高原高山區(qū)灌木年輪網(wǎng)絡(luò)的建立，研究人員將對高原內(nèi)部長期氣候變化歷史以及全球變暖背景下灌叢生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與格局變化有一個全面且系統(tǒng)的認識。“梁爾源說道。
記者 陸成寬
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