隨著氣候變遷的加劇,我們的森林生態系統也在悄然變化。森林動態包括自然環境中影響森林的物理和生物力量,這些力量在結構和組成上形成了一種不斷變化的狀態。根據這些變化,我們可以將其概述為兩個基本元素:擾動與演替。
森林擾動是指造成森林生態系統結構和組成變化的事件,這些變化超越了單個生物的生長和死亡。擾動可以根據其頻率和強度的不同而變化,包括自然災害如火災、山崩、風災、火山噴發、少見的隕石撞擊,還有昆蟲、真菌與其他病原體的爆發,甚至是動物造成的影響,如放牧和踩踏,以及人為擾動,如戰爭、伐木、污染、城市化或農業用地清理,及入侵物種的引進。
並非所有的擾動對森林生態系統都是破壞性的或負面的。許多自然的擾動允許再生長和更新,並且經常釋放必要的養分。
小範圍的擾動是創造和維護森林多樣性和異質性的關鍵。像是單棵樹木倒下這類小範圍擾動會形成空隙,讓光透過樹冠照射到基層和森林地面,這段可用的光使早期演替的耐陰性物種能夠進行殖民,並在主導森林中維持族群的存在,最終形成複雜的空間馬賽克森林結構,這種過程稱為斑塊動態或空隙動態。不同類型的森林,包括熱帶、溫帶和北方森林,皆可觀察到這一過程的跡象。
森林演替是指物種在擾動後的恢復和再生過程。擾動的類型、氣候和天氣條件、殖民物種的存在以及物種間的相互作用,都會影響演替的進程。物種的多樣性和組成在演替過程中會波動。經典的演替模型稱之為接力植物群落,這是一個主導物種接力的過程。
在一次替代性的擾動後,耐陰性較差的物種會進入並成長為主導樹冠,但由於它們不耐陰,因此無法在自己的樹冠下再生;相對地,通過逐漸取代樹冠的耐陰物種會取而代之,並能夠在自身樹冠下再生,從而成為主導物種。
通常,演替並非如接力植物群落模型所描述的那樣完全或有指導性。某些物種可能對陰影的耐受度中等,並可藉由利用樹冠漏光的微量光線生存,而進一步的擾動又能創造小空隙,這些因素可能導致不同主導物種的混合,漸漸模糊了演替的“結束”或極限社區的界限。
森林對氣候的敏感性意味著氣候變化能夠對生態系統的動態產生很大影響。隨著二氧化碳水平的上升,樹木的生產力和生長可能會增加,但在其他養分成為限制因素後,這種增長將會減少。溫度和降水量的變化會影響各種物種的成就及所形成的物種組合。氣候變化的許多因素也會對生態系統的擾動模式產生影響,使森林對不同擾動的敏感性增加或降低,並改變甚至阻止擾動後的恢復過程。
森林提供許多生態系統服務,包括木材、淡水、碳儲存與休閒區域。為了保護這些服務以及森林所提供的自然棲息地和生物多樣性,了解影響森林建立與維持的動態是當務之急。林業和森林培育作業需要徹底理解森林動態,以便有效地實施管理和保護技術。
在面對氣候變遷的挑戰下,我們該如何有效地保護和管理我們的森林,以應對未來的不可預測性呢?