随着山峦海拔的升高，各类植物次第分布生长，从茂密的树林过渡到低矮的灌丛，再到稀疏的草地……在青藏高原的山区，植物的生存服从于海拔，随着海拔的变化，山上分布着不同的植物物种和植被类型。
图片系采访对象提供。
山体之上，不同植被带之间存在着边界——由于海拔高、远离人类活动，这条边界的存在甚少受到人类的直接影响。这些受气候变化影响的边界成为监测植物响应和适应极端环境机制的重要风向标。
研究者认为，植被边界是气候、土壤、植被等多种生态因素之间动态平衡的结果。边界的变化，意味着原来的平衡被打破，生态系统将处于失衡状态。因此，植被分布边界对气候变化具有潜在的敏感性，可以监测物种迁徙和分布动态，揭示关键种与特有种的演化历史与演替趋势，提供气候变化对生态系统影响的早期预警信号。
从树林到草地：物种之间的边界
受制于自然条件，植物的生长存在着一条 “天然边界“——它是无形的，受制于水、热、土壤等诸多自然条件的限制；它也是有形的，高大的树木和低矮的灌木之间仿佛有一条分界线，把两类植被分布区划开。
西藏东南部是观测植物边界的重要区域。受西南季风和雅鲁藏布江水汽通道影响，这里降水充沛，平均海拔相对较低，因此孕育了广袤的原始森林。而高耸的山峰，则为人类观测和研究植被的垂直分布及其动态变化，提供了良好的观测条件。
海拔近5000米的色季拉山，可以观测到从森林到草甸的各种植被类型——海拔较低处，生长着急尖长苞冷杉这种高大的乔木，而随着海拔不断升高，乔木逐渐变得稀疏而低矮，直至不再分布。此时，杜鹃这样低矮的灌丛成为主要的植被类型，而随着海拔进一步升高，灌木也不见踪影，草甸成为主要植被类型。
登高远眺，冷杉和杜鹃、杜鹃与草甸之间都能描绘出一条“线”。一旦越过，植被类型就发生了根本性变化。这就是高山植被的边界，依据植被类型不同，被称为“林线”、“树线”和“灌木线”。这条边界不仅仅意味着植被在高海拔地区垂直分布的边界，也对应于植被在高纬度寒冷地区水平（纬度）分布的边界。
“这并不是一条严格意义上的‘线’，而是不同植被之间的过渡带。” 中国科学院墨脱地球景观与地球系统综合观测研究中心研究员张林介绍，“浓密的森林分布到一定海拔，逐渐变稀疏，当森林树冠投影面积占比在30%左右，这样茂密的森林的边界就是‘林线’。随着海拔提高，乔木进一步变稀疏和低矮（2米以上），它们生存的边界就是树线。当海拔继续增加，主要的植被就变成了灌丛，灌木生长的上边界就是‘灌木线’，在往上就是草线和雪线了。”
图片系采访对象提供。
这些植物生长的边界通常被科学家们视为森林生态系统响应气候变化的潜在敏感区和预警区，在生态学和气候研究中受到广泛关注。因为处于植物生长的临界状态，各种自然条件的细微变化都会影响这些边界，“因此，对这些边界的观测和研究就成为了探讨植物响应和适应气候变化的重要试验场。”中国科学院青藏高原研究所研究员梁尔源说。
边界背后：变化的自然条件，竞争的生物种群
对中科院青藏高原所副研究员芦晓明来说，寻找、观测、研究这些植被的边界是重要的研究工作之一。2016年，他与科考队员在西藏自治区萨嘎县寻找灌木线采样点时，无意中发现一处海拔5280米的香柏灌木线，这是目前已知全球海拔最高海拔的灌木线。
“对于这些香柏的研究将帮助我们理解气候变化对于极高海拔地区植被的影响。由于香柏存活时间较长，利用这些香柏，我们可以了解超过百年时间的气候变化如何影响极端环境下的高山灌丛生态系统。”芦晓明说。
图片系采访对象提供。
国际上普遍认为，树线上树木的生长主要受生长季低温限制，因此气候变暖将导致高山树线向更高海拔迁移。另外，水分条件和植物种群间相互作用也是影响植物边界的重要原因。藏东南林线海拔普遍在4300米左右，树线稍高，一般在4300米到4400米之间。但是有科学家在八宿县然乌湖附近却发现了海拔4900米左右的树线，这也是北半球海拔最高的树线。
正因如此，全球气候变化也正在持续影响着边界的移动。据梁尔源介绍，气候变暖可能导致青藏高原树线向更高海拔爬升，数据显示，全球变暖使得全球50%的调查样点的树线位置呈上升的趋势。
不过，作为一个复杂的综合体，自然界变化也更加复杂。与气候变暖同时发生的是蒸发加剧，这让高海拔地区的水分条件变得更差。在很多高海拔地区，限制植被边界向更高海拔移动的主要因素正是高海拔地区水分条件较差。
不但如此，植被的变化还受到边界上不同物种之间竞争的影响。过去100年来，青藏高原不同地区的树线上升幅度在不同地区差异较大——在祁连山北部的两个采样点，树线分别上升52米和80米，而在色季拉山的三个采样点，上升幅度最大仅为0.8米，有的地方维持不变。同在青藏高原，这种近百倍的差异引起了研究者们的浓厚兴趣。
答案隐藏在边界之上的灌木当中。在色季拉山冷杉树线之上，生长着茂密的杜鹃灌丛。它们的高度可以达到3米，形成了一道宽厚的“封锁墙”，导致冷杉的种子落地后即遭“封杀”，无法在海拔更高的地方得以生长，于是限制了树线的“爬升”。
“温度、湿度、物种之间的关系……这些因素综合决定了高原物种边界的‘进’与‘退’。生物边界上的种种变化，让我们对植被生存和发展的复杂性有了更深刻的认识。”梁尔源说。
人类活动如何影响植被的边界
研究者认为，对植被边界开展监测研究，对于识别早期失衡信号、失衡的原因机制具有重要的科学意义。对生态环境保护而言，这将有助于预估临界状态被突破后的发展趋向，提供科学的决策建议。
图片系采访对象提供。
由于高山植被边界普遍分布在海拔较高的山区，边界区域很少发现人类活动的踪迹。有研究者发现，人类活动会影响植被边界。出现过度放牧时, 牲畜的反复践踏导致林下土壤板结或幼苗死亡, , 进而抑制树线的爬升。“在三江源林区, 我们的研究揭示，牲畜干扰抑制了川西云杉树线处幼苗的更新，导致过去100年来树线处于静止状态“，南京林业大学副教授王亚锋说。
此外，人类活动通过更加复杂的机制作用于生物的边界。
除了全球变暖带来的植被边界海拔上升，边界上植物生长也受到气候变化的影响。“香柏是一种广泛分布在青藏高原的灌木。通过对香柏的观测和研究发现，气候变化使得近一百年来香柏种群更新呈现下降趋势。”芦晓明介绍，“如果说灌木线体现了分布的边界，那种群更新则代表了边界上植被的健康程度，种群更新下降，意味着新生的香柏更少了，该种群进入植物的‘老龄化社会’。这无疑会让边界上的植被更加脆弱。”
研究显示，近四百年来，观测点上香柏的更新在1600至1900年期间逐渐上升，并在1900至1940年期间达到最大值，随后急剧下降。这意味着，随着全球变暖，香柏生长条件越来越好，但是随着温度变暖超过一个适宜区间，升温带来土壤水分蒸发加剧，使得生存环境变得缺水，限制了香柏在高海拔地区的生长和更新。
虽然被观测到的数量很少，人类活动和一些偶发的山洪、火灾等偶发的自然灾害对植被的自然边界也可能产生直接的影响。在云南德钦县境内的白马雪山，王亚锋曾经观测到一处火灾产生的痕迹。火灾过后，原先植被边界平衡被打破，乔木迅速更新——由于之前树线上的灌丛也随火灾被焚烧，曾经的“封锁墙”不再，乔木开始迅速向海拔更高处“攀升”，乔木开始向灌木生长的区域“侵袭”。
本报记者姜峰摄
无独有偶，在林芝市的鲁朗一带，一些经历过火烧和人工砍伐的区域，曾经的冷杉林却并没能在原先的区域重新生长，取而代之是红杉、高山栎、高山柏等其他树种，使得该地区原生植被类型不复存在。
在色季拉山的树线上，杜鹃灌丛与冷杉之间的制约关系也启示人们：森林是一个整体，是一个由不同组分构成的复杂生态系统，系统内各类植物之间存在很强的互利和竞争关系。不仅仅是早期的伐木等行为会直接冲击森林生态系统，林下的人为干扰等活动也会影响森林作为整体的稳定性。“目前，林芝等地发展了许多林下经济，采摘和养殖行为将会如何影响森林生态的发展，仍需要更科学的观测和评估。”张林说。
“人类放牧等因素对植被的生物边界也会产生影响。例如在青藏高原腹地的草地或草原地带，牧民的牛羊会啃食边界附近草甸等植被，抑制原有的植物种群，这些都可能造成边界变动。”张林说，“去年，我们在阿里地区措勤县海拔5700米的地区设立观测站，以期通过对高寒草甸上限的长期监测，深入认识该区植被边界的形成和演化规律。”
“植物边界代表自然环境条件下植被生态系统达到了一种稳态和平衡。其实，相对于破坏后的补救，了解和维持生态系统的平衡更为重要。这种平衡的变化可以帮助我们更好地理解环境和生态系统的变化机理，进而第一时间、有的放矢地开展补救措施。”梁尔源说，“目前，国内关于生态边界保护科学研究和工作还比较少。青藏高原生态脆弱，建立一套有关生态边界的监测、评估和脆弱性预警机制，将有助于我们保护青藏高原的草木生灵、万水千山，真正守护好这方净土。”
转自人民日报客户端西藏频道
来源： 西藏主要新闻