森林中的樹木容易受到強(qiáng)風(fēng)的破壞。盡管極端天氣事件變得越來(lái)越普遍，但科學(xué)家們還沒(méi)有完全理解為什么一些樹木受到破壞而另一些樹木幸存下來(lái)。2018 年，當(dāng)正在進(jìn)行研究的一片森林受到 5 級(jí)熱帶氣旋 Trami 襲擊時(shí)，由信州大學(xué)的 Kana Kamimura 博士領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員成功獲得了獨(dú)特的數(shù)據(jù)，為他們提供了有關(guān)受損樹木動(dòng)態(tài)響應(yīng)的先前未記錄的信息風(fēng)。

隨著氣候的變化，預(yù)計(jì)不僅在當(dāng)前受熱帶氣旋影響的地區(qū)，而且在由從未遇到過(guò)這種極端條件的樹木組成的更大的地區(qū)，森林風(fēng)的破壞都將發(fā)生。熱帶氣旋預(yù)計(jì)將向北遷移(在北半球)，同時(shí)強(qiáng)度也會(huì)增加。為了更好地保護(hù)森林——通過(guò)提供森林資源、休閑場(chǎng)所和碳匯，森林具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生態(tài)系統(tǒng)的福祉——我們必須更好地了解樹木和森林如何在全球變暖造成的極端天氣中生存。

一旦樹木遇到超過(guò)其穩(wěn)定性的強(qiáng)風(fēng)湍流，它們就會(huì)失敗。強(qiáng)風(fēng)會(huì)造成森林破壞，但并非所有樹木都被連根拔起或在樹干上折斷。迄今為止，人們認(rèn)為樹木倒下的機(jī)制僅僅是由風(fēng)湍流對(duì)樹冠的壓力引起的，這會(huì)導(dǎo)致樹木振蕩。隨后，累積的應(yīng)力導(dǎo)致莖或根失效。這項(xiàng)研究是縮小當(dāng)前理解與實(shí)際的風(fēng)對(duì)森林破壞過(guò)程之間的差距的重要一步。

本研究使用杉樹 (Cryptomeria japonica) 人工林中的兩個(gè)地塊：作為對(duì)照的未間伐地塊和樹木之間距離較大的間伐地塊。研究人員發(fā)現(xiàn)，控制地塊沒(méi)有損壞，而稀疏的地塊有一些受損的樹木。然而，稀疏地塊中未受損的樹木被傾斜，再也沒(méi)有回到原來(lái)的垂直位置。兩個(gè)地塊中的所有樹木都應(yīng)同時(shí)受到風(fēng)湍流的相似壓力;那么，為什么有些樹能存活下來(lái)，而另一些則不能呢?

本研究中的樹木配備了傳感器，用于監(jiān)測(cè)莖應(yīng)變和樹冠位置。研究人員能夠從幸存的樹木和失敗的樹木中收集數(shù)據(jù)。分析了不同地塊內(nèi)和不同地塊之間的樹木振蕩的異同。

一起觀察所有樹木的樹冠搖擺數(shù)據(jù)，Kamimura博士意識(shí)到，控制區(qū)的樹木通過(guò)頻繁壓碎樹冠來(lái)幫助彼此釋放強(qiáng)大的壓力，而間伐區(qū)的樹木則必須在沒(méi)有任何幫助的情況下單獨(dú)抵抗壓力由于樹木之間的距離，從相鄰的樹木。換句話說(shuō)，控制地塊共同建立了彈性，而稀疏地塊中的樹木必須單獨(dú)抵抗強(qiáng)大的壓力。這回答了經(jīng)常討論的問(wèn)題，即為什么在稀疏后立即森林中的樹木更容易受到強(qiáng)風(fēng)的影響. 變薄使樹木之間的距離變大，通過(guò)減少樹冠碰撞的機(jī)會(huì)，將森林變成單棵樹的集合，作為能量轉(zhuǎn)移到根部的緩沖。

由于相鄰樹木提供不同程度的支持，樹木的間距改變了樹木存活的可能性。通過(guò)森林管理可以控制樹間距;因此，即使在氣候變化條件下，森林破壞風(fēng)險(xiǎn)也可以降低。

對(duì)不同森林環(huán)境的進(jìn)一步研究將為森林如何生存數(shù)千年以及人們?cè)跉夂蜃兓驴梢詾樯肿鲂┦裁刺峁└嗑€索。

“5級(jí)熱帶氣旋中的樹木動(dòng)態(tài)響應(yīng)與生存：以超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)特拉米為例”發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上。