神奇的5.5—7.5℃线 ——森林突然停止了脚步
撰文/单之蔷
在天山的一条条峡谷中，森林如一支支装备精良、纪律森严的部队在努力向山顶冲锋，但似乎有一道无形的障碍，当他们快冲到山顶、胜利似乎触手可及时，便像被施了定身法般再也无法继续前进的脚步了。
在我们欣赏林线时，也应该知道一点其中的原因。为什么森林在高山的某一高度突然终止了脚步？谁设立了什么障碍？
有人说是人为的原因，是人类的干扰，比如火烧、砍伐、放牧等造成的。但许多林线所在的位置是人类罕至之处，因此这种说法几乎无人接受。
还有人说是降水的限制，但一般林线处的降水量并不是树木生长的最低限。
这就像用一些长短不一的木条做成一个木桶，这个桶能装多少水，取决于那根最短的木条。限制森林分布的因素很多，但在林线处，那些因素都不是最短的板，最短的板是谁呢？
有一个明显的事实：林线从亚热带到极地逐渐降低，即林线的高度从南向北逐渐降低（北半球）。这似乎在告诉人们林线是受气温控制的，因为气温从南向北也是递减。
温度和湿度控制着森林的分布
温度和湿度，是控制地球上植被分布的最主要因素。尽管实际情况非常复杂，但在没有人类活动干扰的理想状态下，我们可以在这张模式图中看到不同的水热组合所对应的主要植被群落。随着温度的降低，寒冷的高纬度地区难有高大的森林分布；随着湿度的降低，森林则逐渐被草原所代替，形成林草交替的过渡带。但林草交界带与我们所提的林线并不是一回事，地理学界定义的林线，主要是指高海拔山地的森林分布上限，也就是高山林线。制图／萧关
看来把林线形成的原因归结为温度所限的说法，能够为人们所接受，但这种说法太笼统了。对林线影响最大的限制因素的确是气温，我们知道冬季是最寒冷的季节，因此人们很容易想到的是，冬季的极端寒冷气候，限制了森林向上的脚步。其实不然，组成林线的一些树种，如云杉、冷杉等针叶林，能抵御极端寒冷零下30—70℃的气温，而森林终止的位置——林线冬季的平均温度还远没有到达这么寒冷的程度。显然冬季的严寒并不是林线形成的原因。其他一些因素也不是林线形成的原因：高海拔地区强烈的太阳辐射及紫外线照射，实验表明树木能够经受比林线位置更强烈的辐射和紫外线照射；强风、干旱、冻害、繁殖更新障碍等都不是“木桶的最短板”。
终于有科学家发现：林线与最热月7月的平均气温10℃等温线非常吻合。也就是说在最热的7月份的中午，全球任何地方的林线处气温都相差无几。后来的研究更加深入：全球林线与植物生长期的5.5—7.5℃等温线大致重合。
就是说，冬季的严寒并不可怕，生长季节的平均温度却是关键。虽然在冬季针叶林能够抵抗零下30—70℃的严寒，但是在夏季零下5℃就能让针叶林受到冻伤而死去。
这一点树木与人何其相像。在敌人面前无比坚强，但由于对亲密的朋友从不设防，最容易受到伤害。
四姑娘山 纬度：约北纬31度 林线位置：海拔约4200米
森林向峭壁冲锋 温度、湿度、强风、盐碱、养分不足甚至山体的坡度都可能成为限制森林生长的因素。在四姑娘山的叉子沟仰望陡峭的高山，土壤几乎被山洪冲刷殆尽，茂密的森林依然顽强地向上生长，树木和灌丛把根扎进山岩，仿佛攀岩的士兵。摄影／李嘉
在树木的生长过程中只能接受逐渐降低的温度，不能接受突然降低的温度。
在秋天来临前，随着气温的降低，树木已经开始抗寒锻炼了，在长期与寒冷的抗争中，树木已经进化出了一整套的适应机制。比如在冬季严寒来临前，树木的机体里会产生一种脱落酸，这种酸使树木的叶子变黄脱落，抑制茎的生长；并且植株的含水量下降，呼吸减弱，直至生长停止，进入休眠状态。
虽然树木有了对抗严寒的适应机制，但容易受欺骗。路灯下的树木迟迟不落叶，是因为秋天来临是以昼短夜长为标志的，受此引导的树木以此为信号决定是否启动抗寒机制，路灯照耀下的树木以为秋天还没来呢。在早春，气温已经转暖，树木以为春天来了，抗旱能力下降，这时寒潮的突然袭击，树木最容易受到伤害。
因此树木对生长季平均气温就有了一个最基本的要求——平均气温不能低于5.5—7.5℃。甚至可以说林线是树木生长期的“霜冻线”，越过此线，就会霜冻而死。但中国有些特别，专家测得中国林线的生长季平均气温为8.2℃。
有的科学家研究证明，林线也是一条生长季平均土壤温度大约6.7℃的等温线。就是说，树木在生长期对脚下的土地有一个总的热量要求，低于这个要求，生命活动就无法进行。
为什么郁闭的森林越不过林线？因为郁闭森林的遮阴作用导致树木下土壤的温度达不到树木生长所需要的热量。
在美国西海岸落基山脉高山的东坡上，针叶林组成的林线并不整齐，而是呈斑块状镶嵌在山坡上。出现这种情况的原因是积雪分布的不均匀，树木只能生长在地形隆起的地方，因为隆起的地方积雪融化得较早，而洼地却有积雪，积雪覆盖的时间过长，影响树木生长所需要的最低热量要求，所以没有树木。
高山林线，不是“线”，而是“带”
全球范围内，高山林线的海拔高度从北纬30 度至南纬20 度之间的热带、亚热带向两极逐渐递减，其最大值出现在我国藏东南地区，而非赤道。在北极圈附近，林线海拔趋近于零。在北半球30 度至50 度之间，纬度每上升1度，林线海拔约降低110—130 米；北纬50度至70 度之间，纬度每上升1 度，林线海拔约降低约70—80 米，降幅相对较小。由于山脉的不同坡向和地段，林线位置往往存在较大差异，加之高山林线本就是一个过渡地带，故图中的林线标注为带状。
为什么乔木终止了前进的步伐，而灌木和矮曲林却继续向高海拔进军，在更高处存活下来呢？
因为乔木的高举树冠，遮挡了阳光，对自己的根部和自己的芽产生了不利的影响，从而决定了自己在高海拔地区的分布极限。相比之下，低矮的高山植物能够在内部形成更加温暖的温度，因而能够分布在比乔木形成的林线更高的高度。在可可西里等地，专家们测得垫状点地梅的内部温度平均比外面的温度高出2—5℃。
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