【中國科學(xué)報】中科院貢嘎山高山生態(tài)系統(tǒng)觀測試驗站:貢嘎山的“天然實驗室”
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絕美紅石灘
貢嘎山對長江上游乃至整個青藏高原東緣都具有非常重要的生態(tài)屏障功能。這里生物多樣性非常豐富,冰川、凍土等地理環(huán)境多樣,而且生態(tài)系統(tǒng)受人類活動影響較少,是研究青藏高原東緣山地生態(tài)環(huán)境的理想場所。
本報記者 姜天海 彭科峰
位于川西甘孜藏族自治州的貢嘎山區(qū),群峰巒翠,冰雪連綿。其主峰海拔7556米,有著“蜀山之王”的美稱,與其東側(cè)毗鄰的大渡河垂直高差竟達6000多米。也正是這種地形地貌差異,造成了貢嘎山巨大的氣候、生物和環(huán)境分異特征以及獨特的亞熱帶農(nóng)田、山地原始森林和海洋性冰川景觀,讓貢嘎山成為享譽全球的地理學(xué)、生態(tài)學(xué)研究的“天然實驗室”。
1987年,中科院率先在貢嘎山東坡的海螺溝內(nèi)建立了貢嘎山高山生態(tài)系統(tǒng)觀測試驗站(以下簡稱貢嘎山站),展開了對這里水土氣生的全面觀測。
“貢嘎山對長江上游乃至整個青藏高原東緣都具有非常重要的生態(tài)屏障功能。這里生物多樣性非常豐富,冰川、凍土等地理環(huán)境多樣,而且生態(tài)系統(tǒng)受人類活動影響較少,是研究青藏高原東緣山地生態(tài)環(huán)境的理想場所?!敝锌圃撼啥忌降厮鶉医艹銮嗄昊皤@得者、貢嘎山站站長王根緒研究員告訴《中國科學(xué)報》記者。
世界上短距離落差最大的地區(qū)
29公里,僅是北京東、西五環(huán)間的直線距離。但是在貢嘎山,29公里的水平距離,卻意味著從亞熱帶到寒凍帶的一步跨越。
“在不到30公里的水平距離范圍內(nèi),貢嘎山的垂直落差就能達到6400米,是世界上短距離落差最大的地區(qū)。這種巨大的海拔高差,讓貢嘎山擁有世界上最為完整的山地生態(tài)垂直帶譜?!蓖醺w介紹道。
貢嘎山是高亞洲海洋性季風(fēng)氣候帶的冰川—森林發(fā)育區(qū),具有“干熱河谷—農(nóng)業(yè)區(qū)—闊葉林—針葉林—高山灌叢—高寒草甸—永凍荒漠帶”8個非常完整的植被帶譜,造就了貢嘎山原始性狀和系統(tǒng)性保持較為完整、原生性較強的生態(tài)系統(tǒng)以及極為豐富的生物多樣性,使其成為國際環(huán)保組織保護國際(CI)所確定的全球34個生物多樣性熱點地區(qū)之一。
貢嘎山獨具代表性的山地環(huán)境,吸引著來自世界各地的地理學(xué)家。這里擁有亞洲海拔最低的海洋性冰川以及豐富的冰川作用遺跡,從冰雪寒漠到干熱河谷豐富的山地地理環(huán)境,完整的山地水文過程以及頻發(fā)的滑坡、泥石流等山地災(zāi)害。
正是由于它的獨一無二,讓國家意識到貢嘎山站對于我國山地生態(tài)環(huán)境研究的重要性。1992年,貢嘎山站正式進入國家生態(tài)網(wǎng)絡(luò)體系,2001年,進入科技部試點站序列并于2006年正式獲批成為國家重點野外科學(xué)觀測試驗站。
交叉研究拯救脆弱山地
貢嘎山是我國山地生態(tài)環(huán)境的天然博物館,但它也是脆弱的。
在日趨加劇的氣候變化和人類活動干擾的雙重壓力下,山地面臨著生態(tài)系統(tǒng)退化、生物多樣性銳減、山地災(zāi)害加劇等問題。而貢嘎山站也在探索山區(qū)低海拔傳統(tǒng)農(nóng)耕經(jīng)濟帶的可持續(xù)生態(tài)經(jīng)濟發(fā)展模式,以應(yīng)對和減緩氣候及山地環(huán)境變化影響,減少人為水土流失和次生地質(zhì)災(zāi)害。
在王根緒的帶領(lǐng)下,貢嘎山站開始著重從山地生態(tài)系統(tǒng)變化、山區(qū)環(huán)境演變及山區(qū)特色經(jīng)濟發(fā)展技術(shù)等不同領(lǐng)域展開系統(tǒng)的研究與示范工作。
以前,人們往往認為,人類活動稀少的高山地區(qū)就不會有微量金屬污染。但貢嘎山站的研究成果卻打破了這一傳統(tǒng)認識。
“高山生態(tài)系統(tǒng)是對氣候變化和人類活動最為敏感的陸地生態(tài)系統(tǒng)之一。由于冷凝作用,高山生態(tài)系統(tǒng)往往是大氣污染物的匯,許多微量金屬如鉛、鎘可以通過大氣遠距離傳輸進入高山生態(tài)系統(tǒng)?!蓖醺w指出。
為此,貢嘎山站開展了青藏高原東緣高山生態(tài)系統(tǒng)大氣遠距離傳輸中鉛沉降的研究,揭示了人類活動排放到大氣中的鉛能通過遠距離大氣傳輸進入我國西南地區(qū)遙遠的高山生態(tài)系統(tǒng)。研究也強調(diào),高山地區(qū)對于氣候變化的響應(yīng)具有敏感性,從而導(dǎo)致進入到高山生態(tài)系統(tǒng)的有毒金屬元素對山地生態(tài)環(huán)境的危害具有不確定性,需要進行多介質(zhì)、多手段和長期性的觀測。
同時,貢嘎山站在海螺溝冰川的研究,也為人類敲響了警鐘。
著名景區(qū)海螺溝冰川,冰舌末端下伸到達2900米的森林區(qū)內(nèi),冰川中部高達1080米的大冰瀑布蔚為壯觀。但是,貢嘎山站對海螺溝冰川近百年來的動態(tài)變化過程模擬卻顯示,1975-1994年間,海螺溝冰川共后退381米左右;1994-2008年,冰川共后退約338米;1989-2008年間,冰舌段平均減薄了26%,著名的城門洞已不復(fù)存在。
嚴峻的形勢也為人類提出了問題:如果未來氣溫再升高2 ~3 ,海螺溝冰川會不會再度退縮至3800米的海拔高度甚至完全消失?河川徑流與區(qū)域山地生態(tài)系統(tǒng)將如何變化?冰川大規(guī)模退縮,將導(dǎo)致區(qū)域泥石流災(zāi)害如何變化?
國際網(wǎng)絡(luò)共筑山地未來
2009年,國際山地研究計劃(MRI)主席Gregory Greenwood博士到訪貢嘎山站。這里特殊的地形地貌吸引了他所帶領(lǐng)的團隊。
“貢嘎山冰川退縮跡地植被原生演替序列的研究,要比火山或林火等干擾后的原生演替對于揭示植被演替機理可能更有代表性。”Greenwood強調(diào)指出。
在他的協(xié)助下,貢嘎山站取得了兩方面的國際進展:加入國際山地環(huán)境綜合監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)GLORIA-Asia,成為亞洲網(wǎng)絡(luò)的成員站;與美國落基山研究站從事山林火災(zāi)生態(tài)學(xué)的研究人員,開展冰川(泥石流)擾動與火災(zāi)干擾下植被恢復(fù)生態(tài)學(xué)的對比研究。
“因為貢嘎山的特殊性,貢嘎山站成為我國第一個正式加入并啟動的國際GLORIA計劃的成員站?!蓖醺w表示。隨后,他們也根據(jù)該計劃制定的技術(shù)規(guī)范在貢嘎山站建立了高山帶綜合觀測樣點。
近年來,貢嘎山站廣泛開展國際合作與學(xué)術(shù)交流,先后與瑞士、德國、比利時、韓國、日本、美國以及挪威等國家進行了學(xué)術(shù)交流和科研合作。其中,2010年貢嘎山站與挪威卑爾根大學(xué)生物系合作,在挪威研究理事會和挪威教育部批準(zhǔn)的SeedClime和TransPlant項目的支持下,在貢嘎山雅家梗建立了一個與挪威北部觀測樣帶可比較的野外試驗研究樣帶。該項目同時獲得我國創(chuàng)新團隊國際合作伙伴計劃項目支持。
面向未來,貢嘎山站也將全面鋪開在全球變化下的高山垂直帶譜分異與生態(tài)適應(yīng)機制的研究,倡導(dǎo)并參與泛喜馬拉雅山區(qū)聯(lián)網(wǎng)觀測研究,在推進青藏高原生態(tài)屏障建設(shè)的同時保障亞洲“水塔”安全,應(yīng)對全球變化的區(qū)域發(fā)展。
“我們也想進一步實現(xiàn)與歐美高山生態(tài)站的合作交流,力爭成為國際GLORIA網(wǎng)絡(luò)核心山地站,并實現(xiàn)與美國落基山研究站和歐洲阿爾卑斯山地科學(xué)研究站的合作與交流?!蓖醺w說。