在自然生態系中,森林的變化從來沒有停止。這些變化受多種物理和生物力量的影響,形成了一個動態的生態系統。森林演替的過程可以透過兩個基本要素來進行總結:擾動和演替。
森林擾動是指那些改變森林生態系結構和組成的事件,超過了個體生物的生長和死亡。這些擾動可以有不同的頻率和強度,包括自然災害如火災、山體滑坡、風災、火山爆發、稀有的隕石衝擊、昆蟲或真菌的暴發等。
許多自然擾動促進了森林的重生與成長,並經常釋放必需的營養物質。
在某些情況下,小規模的擾動對於維持森林內的多樣性也是關鍵。單棵樹木的倒下會產生光的缺口,讓光透過森林冠層照耀到林下和森林地面。這些可用的光線讓早期演替的耐陰性樹種能夠定殖,從而維持在主導森林中的種群。這一過程被稱為斑塊動態或缺口動態,在熱帶、溫帶和北極森林中均有描述。
森林演替是指在擾動後,物種恢復和再生的過程。擾動的類型、氣候和天氣條件、定殖物種的存在以及物種間的互動都會影響演替的路徑。隨著時間的推移,物種的多樣性和組成會在演替過程中波動。
傳統的演替模型稱為接力植群,描述了一系列主導物種的接替過程。
在一次取代森林的重大擾動後,耐陰性較差的樹種進入並成長為主導冠層,但由於它們對陰影的耐受性差,無法在自己的冠層中再生。最終,低層的耐陰性樹種逐漸取而代之,因其具備在冠層下再生的能力而成為主導物種。
森林對氣候非常敏感,因此氣候變化對生態系統的動態可能有重大影響。二氧化碳水平的上升會增加樹木的生產力和生長,然而,隨著其他必要養分的缺乏,這種增長可能會減少。
氣候變化的各種因素還可能影響生態系統的擾動模式,使森林對不同擾動的敏感性增加或減少,甚至改變或阻止擾動後的恢復過程。
森林提供了諸多生態系服務,包括木材、新鮮水源、碳儲存和休閒場所。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,理解構建和維持森林生態系的動態是相當重要的。林業和營林業活動需要深入理解森林動態,才能實施有效的管理和保護技術。
那麼,在面對嚴重的環境變化和頻繁的擾動時,我們應該如何選擇支持或阻止某些樹種的繁榮呢?