“身高”是怎么測出來的?中國最高樹背后的冷知識
中國最高樹背后的冷知識
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最近,中國極高樹木頻頻被發(fā)現(xiàn)。中國科學(xué)院植物研究所考察團(tuán)隊在西藏察隅縣發(fā)現(xiàn)了成片高大的云南黃果冷杉原始森林,其中最高的一棵高度達(dá)83.2米,刷新了中國最高樹紀(jì)錄。這是第二次青藏高原科考“森林和灌叢生態(tài)系統(tǒng)與資源管理”專題的發(fā)現(xiàn)。此前,北京大學(xué)考察團(tuán)隊還在西藏墨脫縣發(fā)現(xiàn)了一棵高達(dá)76.8米的不丹松。
今天,我們就來聊一聊這些“最高樹”背后的生物學(xué)知識。
最高樹都長在自然深處
此前發(fā)現(xiàn)的中國最高樹,是位于中國臺灣的一棵高達(dá)81米至82米的禿杉。2021年10月,由“野性中國”團(tuán)隊測量到的位于云南高黎貢山保護(hù)區(qū)內(nèi)一棵高達(dá)72米的禿杉,是此前中國大陸境內(nèi)測量到的最高樹。
放眼世界范圍,最高樹的高度就更高了。
19世紀(jì)后期,澳大利亞大陸的杏仁桉曾一度被認(rèn)為是世界上最高的樹,據(jù)說最高的一棵杏仁桉是1871年在瓦特河畔被發(fā)現(xiàn)的,號稱高度達(dá)132.6米,測量者是一名普通的林業(yè)工人,但這個說法沒有得到普遍承認(rèn)。于1881年發(fā)現(xiàn)的一棵高114.3米的杏仁桉,也曾獲得過世界最高樹的稱號。
現(xiàn)在經(jīng)常被提及的世界最高樹,是北美紅杉。北美紅杉產(chǎn)自美國加利福尼亞州海岸,是一種普遍高度達(dá)百米的大喬木。2006年,在美國紅木林國家公園發(fā)現(xiàn)了一棵高達(dá)116米的北美紅杉,被工作人員命名為“亥伯龍神”。亥伯龍神是希臘神話中的十二提坦神之一,本意為“穿越高空者”。
2014年,英國諾丁漢大學(xué)的地理學(xué)家鮑伊德和同事對馬來西亞沙巴州的丹濃谷保護(hù)區(qū)進(jìn)行了一次飛行測繪。在此次測繪中他們發(fā)現(xiàn)了一棵參天大樹,并將其命名為“Menara”,在馬來西亞語中的含義是“塔”,這是一棵黃娑羅雙樹。當(dāng)時,他們并不知道這棵樹的高度。直到2019年,才對這棵樹進(jìn)行了精確測量,確認(rèn)這棵樹的高度為100.8米。研究人員認(rèn)為,“塔”可能是目前亞洲最高的樹。
世界上最高的樹主要分布在美國、馬來西亞、巴西的亞馬遜森林等地,樹高都超過100米。包括中國境內(nèi)的最高樹在內(nèi),這些極高樹木都生長在未受人類干擾和影響的自然深處。
長得高是生存競爭需要
在馬來西亞沙巴州發(fā)現(xiàn)黃娑羅雙樹“塔”的研究團(tuán)隊,通過深入研究發(fā)現(xiàn),“塔”的重量除去樹根,高達(dá)81.5噸,與13頭非洲草原象的重量相當(dāng)。而且,這種樹即便長到255米,仍然可以支撐自身的重量。因此,“塔”還需要很長時間才會被自身重量壓垮。
而且,在沙巴州這一地區(qū)還有其他同樣的高樹,如高達(dá)89.5米和97米的黃娑羅雙樹,還有94.1米高的娑羅屬樹,加上龍腦香科樹,當(dāng)?shù)爻^90米的樹有50棵。
當(dāng)?shù)氐臉渲蚤L這么高,首先是生存競爭的需要,同時也是地理位置所決定的。娑羅雙和其他龍腦香科的樹能長這么高,一方面是為了爭奪陽光、水分和營養(yǎng),另一方面也是要利用刮過樹頂?shù)娘L(fēng)來傳播它們的種子,以便其后代能進(jìn)一步繁衍。這個原理就像蒲公英要借風(fēng)傳播它們的種子一樣,因此,這些高樹可以看成是極大號的蒲公英。
同時,當(dāng)?shù)赜腥绱硕喔叽髽淠疽彩且蚱涞乩憝h(huán)境。沙巴的別稱是“風(fēng)撫之地”,但沙巴剛好處在臺風(fēng)帶之外,是強(qiáng)風(fēng)與馬來西亞西北部地區(qū)的緩沖區(qū)。而且,沙巴與剛果和亞馬遜雨林不同,它位于一個島上,而不是內(nèi)陸地區(qū),這意味著沙巴遭受的風(fēng)暴沒那么猛烈。沙巴實際上位于山谷的背風(fēng)區(qū)中,躲過了刮過這里的強(qiáng)風(fēng),因此樹木長得高卻不會被強(qiáng)風(fēng)吹折。
“樹王”的碳儲存量驚人
樹長得高意味著競爭力強(qiáng),而且如果一片森林中有較多的高大的樹和“樹王”,就證明這個環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力豐富。所謂生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力,是指一定時間內(nèi),單位面積或體積上生產(chǎn)的有機(jī)物或生物的總量,可用數(shù)量、重量或能量表示。
一個生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力強(qiáng),代表其富集碳的能力高,有生產(chǎn)和維持大量生物的潛能,這樣才能孕育出較多的高大的樹。能孕育“樹王”的地方,當(dāng)然是原生態(tài)較好、生產(chǎn)力較高的環(huán)境。
馬來西亞的沙巴不僅生產(chǎn)力豐富,而且擁有良好的地下水資源。與沙巴相似的是巴西的亞馬遜雨林。2019年,巴西研究人員在檢查巴西國家太空研究所的衛(wèi)星影像時,發(fā)現(xiàn)在亞馬遜雨林里有一群70至80米高的大樹。這些大樹大部分位于河流邊緣,多數(shù)樹高超過70米,屬于亞馬遜豆(一種檀木)。后來科學(xué)研究團(tuán)隊經(jīng)過實地考察測量,最高的一棵高達(dá)88.5米,這群大樹的樹齡為400至600年。這些樹地處偏遠(yuǎn),并且避開了颶風(fēng)穿越的路線。
亞馬遜雨林高大樹木的存在本身就是一種生產(chǎn)力。亞馬遜雨林和其他熱帶林儲存了900億至1400億噸碳素,有助于穩(wěn)定世界氣候。高大樹木的巨大身形可以累積巨量的生物質(zhì)和碳儲存量??傮w上,每棵大樹碳儲存量相當(dāng)于數(shù)百棵一般樹木,而“樹王”更是如此,1棵大樹的碳儲存量就有1公頃森林之多(約160噸)。僅亞馬遜熱帶雨林就占了地球全部生物質(zhì)的1/10。
巴西國家研究機(jī)構(gòu)亞馬遜研究所的調(diào)查結(jié)果表明,一棵直徑10米的樹每天以氣狀形式向大氣層散發(fā)300多升水,數(shù)量超過一名巴西人日均水耗量的兩倍。而高達(dá)70米以上的樹向大氣中每天散發(fā)的水量更是數(shù)十倍于10米以下的小樹。此外,亞馬遜雨林提供了流入世界大洋的淡水的1/5。
對維護(hù)生物多樣性意義重大
相當(dāng)多的研究表明,樹木生長越高的森林越具有更高的生物多樣性。美國的一個研究團(tuán)隊對全美的8萬多個小塊林地進(jìn)行研究,分別測量了每600平方米土地上樹木高度和物種組成情況,再結(jié)合近千平方公里網(wǎng)格土地中的數(shù)據(jù),得出了樹木最高高度與樹木種類的多樣性呈正相關(guān)的結(jié)論。
中國林業(yè)科學(xué)研究院的研究人員發(fā)現(xiàn),樹高是影響生物多樣性的重要因素,樹越高,生長和吸附的苔蘚越多,越有利于其他生物的生存。原因在于,樹高制約著樹木冠頂?shù)降孛嬲麄€垂直梯度的小氣候變化,而這種小氣候變化可以使樹附生苔蘚植物找到適應(yīng)自身生存的不同區(qū)域,使得物種更為多樣化。
以墨脫為例,在西藏墨脫縣發(fā)現(xiàn)高76.8米不丹松的山地雨林中,還存在著中國最密集的70米+巨樹群落,這說明,高大的樹和其他樹種混雜在一起,形成了墨脫豐富的生物多樣性。墨脫縣所屬的雅魯藏布大峽谷全長504.6公里,落差7000多米,這一區(qū)域是全球34個生物多樣性熱點地區(qū)之一。在地形地貌方面,這里有西藏常見的高原草甸,也有亞寒帶高大的杉樹所覆蓋的山脈,還有巨型芭蕉樹叢生的雨林。而且墨脫縣地貌復(fù)雜,海拔差異大,生境類型多樣,熱量充足,雨量充沛,擁有從熱帶雨林到高寒流石灘幾乎所有的植被類型,孕育了從熱帶到寒帶幾乎所有的陸生植被類型,分布著青藏高原已知高等植物種類中65%的物種。
這些豐富的植物和高大的杉樹吸引了眾多的動物,也成為許多瀕危動物的棲息地,如云豹、雪豹和赤斑羚,這里還是中國唯一確認(rèn)的孟加拉虎棲息地。得益于森林的生物資源,墨脫縣和雅魯藏布大峽谷也發(fā)現(xiàn)了更多的新物種。比如,2005年新發(fā)現(xiàn)墨脫湍蛙;2008年新發(fā)現(xiàn)墨脫臭蛙;2015年新發(fā)現(xiàn)靈長類新種——白頰獼猴;2016年新發(fā)現(xiàn)刺疣齒突蟾;2019年新發(fā)現(xiàn)了獸類全新屬和全新種——高山鼴屬的墨脫鼴等;2020年新發(fā)現(xiàn)周氏角蟾和葉氏角蟾。
在最新發(fā)布的國家重點保護(hù)動物名錄中,墨脫有記錄的國家一級重點保護(hù)動物達(dá)近30種。其中,墨脫鼴生活在海拔2400至3700米的櫟樹灌木叢中,僅產(chǎn)在墨脫的格當(dāng)鄉(xiāng)和達(dá)木鄉(xiāng)。
這說明,高樹和多樹種的森林對生物多樣性的維護(hù)具有重要意義。
延伸閱讀
最高樹的“身高”是怎么測出來的
測量樹木的身高,其實方法既有現(xiàn)代科技也有原始手段。
比如2019年對亞洲最高的樹“塔”進(jìn)行測量時,就用了最原始的“爬樹”的辦法,是由當(dāng)?shù)嘏逝绬T賈米爬到這棵黃娑羅雙的樹頂并把測量尺放至地面后,才確認(rèn)這棵樹的高度為100.8米。2021年10月,“野性中國”團(tuán)隊測量云南高黎貢山保護(hù)區(qū)內(nèi)72米的禿杉,也是用的“爬樹”方法。
而此次對83.2米黃果冷杉和76.8米不丹松身高的測量,則是采用了背包激光雷達(dá)和無人機(jī)的方法。激光雷達(dá)方法就是利用激光測定兩點之間的距離;無人機(jī)方法則是使用無人機(jī)飛到樹冠頂端平齊的地方,放下吊繩,再測量吊繩的長度。
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