通过建立全球树轮年表与1900年以来地震事件的时空联系，中国科学院青藏高原研究所、青藏高原地球系统与资源环境重点实验室梁尔源研究员领衔的生态系统格局与过程团队研究发现，在中纬度地震带相对干燥的地区，地震后10年内树木生长量显著增加，且对降水响应的敏感性增强，潜在机理可能是地震后产生的地表裂隙促进降水向深层土壤入渗，增加了树木可利用的水分和养分。在年降水量相对较大的区域，震后树木生长显著降低，可能是由于更多入渗增加了土壤侵蚀和养分流失。
北京时间2月20日18:00，该成果在线发表于《自然·地球科学》，为探索地球圈层之间相互作用的过程与机制提供了新思路。
该文章的第一作者，中国科学院青藏高原研究所高姗副研究员介绍，全球山地森林面积大于900万平方公里，占全球森林总面积的23%，多数位于地震带上，常受到地震等地质活动干扰。
地震过程释放巨大能量，地震波引发的次生地质灾害不仅造成树木茎干、枝或根断裂、扭曲等物理损伤，还可通过改变土壤结构、水文条件、营养状况、竞争强度等间接影响树木生长。目前，科学家对于地震干扰对全球山地森林树木生长影响的空间格局及其恢复过程尚不清楚。
树轮具有空间分布广泛、时间分辨率高以及连续性强的特点，可以记录长期环境变化信息，是研究地震对生态系统影响的天然载体。
研究团队根据树轮样点受地震影响情况，地理位置，结合气候特征，将全球山地森林划分为七个研究区域，在树轮宽度序列中分离出地震等干扰信息，探究了地震对树木生长的影响。
研究发现，在全球多个研究区，震后出现树木生长增加与减少的样点，在气候条件或地形特征上存在明显差异（图1）。在中纬度多个研究区，地震后多年平均树木生长增加的样点主要分布在降水较少或不利于降水储存的地区；而在降水量较大的地区，地震后多年平均树木生长普遍下降（图2）。
在树木生长增加的地区，地震后树木生长对生长季降水的利用率升高（图3）。遥感观测的土壤水与降水的相关关系在地震后也减弱，说明土壤水增加。这些证据表明，地震扰动后产生地表裂隙与松动的树根或岩石与土壤的接触面，有利于大孔隙流的形成，增加生长季降水入渗（图4）；在降水较多的地区，过度增加的入渗可能引发土壤侵蚀和养分流失，不利于树木生长。
该研究表明，地震可通过改变地表结构，影响降水再分配过程，从而影响长期树木生长趋势，揭示了岩石圈-大气圈-生物圈多圈层链式响应的时空过程，是体现地球系统过程与功能的典型案例。同时，该研究强调了树轮的时（长时间跨度）空（多圈层连接）隧道作用，是打破圈层隔离，理解地球系统复杂性的重要研究载体。
研究论文：Gao, S., Liang, E., Liu, R. et al. Shifts of forest resilience after seismic disturbances in tectonically active regions. Nat. Geosci. (2024). https://doi.org/10.1038/s41561-024-01380-x
本文来自中国科学院青藏高原研究所, 本文观点不代表“沙鸥科报”立场，转载请联系原作者。如有侵权，请联系编辑处理。