热带森林自然再生效率远超人工种植

热带森林自然再生效率远超人工种植。研究显示,吃水果的动物承担了70%以上树木的种植工作,维持着复杂的生态网络。全球约2.15亿公顷森林具备自然再生潜力,这一低成本方案有望替代单一树种的人工造林策略。

在巴拿马中部的研究站,森林生态学家戴西·登特(Daisy Dent)正在见证一场无需人工干预的“百年时间旅行”。作为苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)的高级科学家,她追踪那些从裸露土地上自然涌现的树木,绘制地图并测量每一棵新出现的树干。这些观察揭示了生命浪潮如何从光秃的土地上升起,最终形成如教堂般宏伟的成熟树冠。

动物承担七成树木种植

热带森林是地球上最大的陆地碳汇,储存了约 40% 的陆地碳。登特参与的国际研究人员网络正致力于破译动植物之间的相互作用网络。其核心目标是探索低成本、高影响力的生态修复方案,以替代传统的碳信用计划——后者往往依赖大面积种植单一树种。经过十余年的研究,大量证据表明,这种大规模的“单一种植”策略可能代价高昂且效果不佳。

巴罗科罗拉多保护区(Barro Colorado Island)是验证这一观点的关键地点。该区域原为陆地,1914 年因巴拿马运河建设被淹没,形成了独特的森林半岛和岛屿。在史密森热带研究院的管理下,这里积累了超过一个世纪的生态学记录。这使得登特能够深入分析为何部分砍伐后的土地能恢复为农业或林业用地,而另一部分则陷入停滞。

数据显示,吃水果的动物(包括蜘蛛、蝙蝠等)在热带森林中承担了 70% 以上树木的种植工作。在有动物互动的区域,树冠结构复杂且物种丰富;相比之下,同样古老的区域若被单一长寿物种 Gustavia superba 占据,其狭窄的树干会阻碍生态多样性。登特的数据有助于制定策略:何时让生态系统自行再生,何时需要人为援助。据《自然》杂志估计,2024 年全球约有 2.15 亿公顷(面积大于墨西哥)的森林具备自然再生潜力。登特指出,热带森林是由真菌帮助树木吸收营养、授粉者及种子传播者共同支撑的庞大互动网络,维持这些关系对于固碳、支持当地社区及野生动物至关重要。

填补研究空白

2015 年《巴黎协定》签署后,生态学家托马斯·克劳瑟(Thomas Crowther)曾强调重新造林可捕获全球十年的碳排放量。然而,如何实现大规模森林再生仍是难题。尽管有初创公司提出使用无人机喷种或投放营养种子炸弹,但登特花费 20 年时间专注于研究森林的自然再生机制。

博士期间,登特在婆罗洲北部古老森林研究时,目睹了整个景观被砍伐以种植油棕。她并未绝望,而是转向恢复研究。2005 年,作为博士后,她加入 Prorena 倡议——这是史密森热带研究所与耶鲁林业与环境研究学院的联合项目,旨在确定如何在清除的土地上建立多样化的原生森林。

当时,二级森林(原始森林消失后自然生长的森林)是一个特殊的研究领域。由于农业和基础设施导致的森林砍伐,复兴的森林现占所有热带树冠的 70% 左右。Prorena 最初按常规方式将苗木移植到牧场,但登特开始质疑种植的必要性。她在 2009 年发表的一篇论文显示,随着森林自然再生,效果令人鼓舞。

2010 年,登特开始在巴罗科罗拉多州工作,接手由美国生态学家朱莉·登斯洛(Julie Denslow)建立的研究地块。1994 年,丹斯洛发现了 20 至 100 年来自然再生的地块序列,登特在此基础上添加了年轻地块以延续研究。康涅狄格大学生态与进化生物学名誉教授 Robin Chazdon 评价道:“这能让你更深入地了解现场实际发生的过程。”

例如,早期研究表明,快速生长的“先驱树”会在受损土地上首先成长,随后被更大的碳储存树取代。登特的研究填补了这一更替机制的空白。在 Gustavia superba 占主导的土地上,牧场主种植的草类植物可能被树木包围长达 150 年,从而挤出光线,阻碍第二波大树干的生长。

种植还是等待?

2015 年起,全球对大规模重新造林的兴趣激增,登特成为国际研究网络 2ndFor 的首席研究员,专门学习如何管理二级森林。利用巴罗科罗拉多的数据,团队在 2016 年发表于《自然》杂志的论文中指出,一公顷自然再生的二级森林每年捕获的碳量是旧森林的 11 倍,因为年轻树木在向太阳竞争生长时会迅速吸收碳。

2022 年,皇家学会发表的一项研究中,登特及其同事指出,像巴罗科罗拉多这样的地方是理想场景。清理后的空地常被充满鸟类、蝙蝠和其他动物的郁闭环境包围,这些动物能帮助树木在几十年内恢复原有的生长水平和丰富度。基于巴拿马和巴西的数据,登特在 2024 年发表的后续研究显示,仅有 35% 的树木覆盖区可以再生为森林。

耶鲁大学热带森林生态学教授 Liza Comita 表示:“拥有长期地图的森林地块极具价值,它提供了良好的研究基础设施。”在巴拿马,登特与非营利组织和碳信用计划合作,绘制走廊以重新连接森林碎片,并计划将动物重新引入丧失野生动物的“无声森林”。此外,他们尝试重新种植能加速生长的树种,Comita 称之为“辅助自然再生”。登特承认,完全保留地块看似简单,但在许多退化严重的遗址并不适用。

绿地常常被充满鸟类,蝙蝠和其他动物的郁环境所包围。

登特与伦敦碳信用创业公司 Ponterra 合作,为巴拿马南部地区开发解决方案。Comita 解释称,此类场所几乎总是需要干预,许多人要求采取实践行动,如种植富集物质。目前,Ponterra 等项目提出的问题与登特的研究高度契合。例如,农场主常为奶牛提供阴影而保留的单独树木,是否有助于土地更快再生?这些见解有助于 Ponterra 销售高质量碳信用,避免尴尬陷阱。微软(Microsoft)等庞特拉的客户已为高质量清除支付超过普通价格 10 倍的费用。

巴西恢复与重造林观测中心指出,数百万公顷的巴西雨林正在自然再生。登特对负责大规模项目的人员仍倾向于将人类意志强加于景观的做法感到困惑。随着干旱袭击拉丁美洲,政策制定者和碳债权人可能不得不面对单一栽培种植园的缺陷。登特表示:“当涉及干旱、洪水、极端高温或病原体等极端事件时,系统的弹性大大降低了。我认为人们越来越认识到,我们不能只种树,我们必须重建一个系统。”

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