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地球上最高的树木,加州红杉,依赖于特有的沿海雾才能达到其高耸的高度——而根据新的研究,这种雾可能正在减少。
加州大学伯克利分校的气候学家詹姆斯·约翰斯通和生物学家托德·道森的一项研究调查了加州北部海岸沿线的气象站和机场数据,那里生长着巨大的沿海红杉树。由于雾看起来像是从海洋移出并停留在地面的云,机场对云层高度的监测特别具有启发意义。结果发表在2010年3月9日出版的《美国国家科学院院刊》上,显示该地区的雾在过去六十年中减少了30%。
约翰斯通说:“机场每小时记录一次云层的高度,持续了60年。这是一个令人难以置信的数据来源。”他们真正测量的是雾,它在高度和气象学上与云不同。这些记录显示,白天雾在地面停留的时间已经大大减少。从那时起,他、道森和其他人一直在努力弄清楚这种持续的损失对红杉森林意味着什么。
海岸红杉(Sequoia sempervirens)分布在加州北部海岸的狭长地带。在夏季,这些红色巨人利用雾气从空气中捕获水分——尽管是加州的旱季,但夏季是树木的关键生长期。
为了获得足够的水分进行光合作用和生长,红杉伸出像棒球手套一样形状的叶子,捕捉夜晚卷入并在大部分早晨徘徊的雾。“该系统中25%到40%的水分来自雾,”道森说,他已经研究沿海雾和红杉之间的关系二十年了。一些雾只是覆盖叶子并阻止蒸发。但是,其中一些雾也进入叶子上气孔或微小的孔,并通过树枝被吸到根部。这与蒸腾作用相反,蒸腾作用是大多数树木中从根到叶的水的正常流动。红杉是第一种被发现可以双向输送水的树木,尽管已经鉴定出其他树木也具有这种能力。
雾不仅是红杉的重要元素,而且对整个红杉森林生态系统也至关重要。一些水分从红杉叶子上滴落,落到森林地面,为树木和幼苗浇水。“这不仅仅是滴滴答答,”缅因州刘易斯顿贝茨学院的生态学家霍莉·尤因说,她也曾与道森合作。“水分可以渗入地下深达 35 厘米,这可是大量的水。”
雾是太平洋加利福尼亚洋流的馈赠,那里的风会产生上升流,将寒冷、深层、富含营养的水带到地表。这些融入雾中的营养物质随后成为地球上最丰富的海洋洋流之一赠予地球上最高的森林的礼物。雾不仅携带着水分,还携带着氮、磷和一些矿物质。凯里生态系统研究所的生物地球化学家凯瑟琳·韦瑟斯,与尤因等人共同撰写了一篇关于雾和沿海红杉的研究报告,该报告于2009年2月14日发表在《生态系统》杂志上,他证明了这一点。韦瑟斯认为,“风和海浪将海洋表面的浮渣踢到高空,在那里它被吸收到向内陆移动的雾中。”
但是,气候变化增加了沿海环境的温度,尽管降低了内陆环境的温度。当较冷的沿海空气被内陆较大的热量吸入时,雾就会滚滚而来。“随着温差的减少,它实际上正在关闭向前输送雾气的传送带,”道森说。
在关键的旱季缺乏水分和养分可能对红杉幼苗至关重要,而这些幼苗对森林的长期生存至关重要。但道森说,对于成熟的树木来说情况更糟。随着雾的减少,成熟的树的高度成为了累赘。由于无法从空中吸收足够的水分,它们容易受到空化作用的影响——在被吸入树中的水中形成气泡,气泡会膨胀并可能阻止水在任何一个方向上的流动,从而杀死部分或全部树木。
已经,森林内陆边缘的沿海红杉以及该范围南部树木的顶部正在遭受损害。这可能是雾损失的影响,但道森说,还没有足够的证据来建立一个具体的案例。
约翰斯通现在是西雅图华盛顿大学的研究助理,他认为太平洋年代际涛动(大约每 30 年发生一次的海洋温度变化)可以调节加州沿岸的变暖趋势,提供一些暂时的缓解。无论如何,标志性的加州红杉森林最终可能会随着消失的沿海雾而解体。