北方森林的气候限制

5.2.1分布与温度的关系

在整个北美和欧亚大陆，树木达到了北部的分布极限，这可以与一些热指标进行比较。然而，这并不意味着在所有这些地区，同样的自然过程限制了北方森林的向北延伸。传统上，北方森林的北部边界(苔原-针叶林界面)往往被认为是一个纯粹的热现象。在北美，这与极锋7月的中位位置有关，该位置与7月10°C等温线大致吻合(Bryson, 1966)。科本法则是一个长期确立的经验法则，通常用于将气候耐受性与北美和欧洲的温度联系起来。该法则指出，当最温暖月份的平均温度未能上升到10°C以上时，树木无法存活(科本，1931)。

通过使用反映整个生长季节的平均温度的测量，可以获得更准确的相关性土壤温度．一项关于高海拔树线温度的全球研究发现，不考虑分类、土地利用或火灾引起的树木限制，高海拔气候树线可与6.7°C±0.8 SD的季节平均地面温度和2.2 K振幅的不同气气候区的平均值相关，这是一个令人惊讶的狭窄范围。温带和地中海区域的温度较高(7-8°C)，而赤道区域和亚北极区域的温度较低北方区(Korner & Paulsen, 2004)。在所有情况下，这都明显低于10°C等温线，这是柯本法则的基础。然而，在任何因果关系的讨论中，有必要记住，无论是最温暖的月份还是整个生长季节的平均温度，在自然界中都不存在，因此只应被视为指标，而不是因果因素(Holtmeier, 2003)。

尽管试图找到一个共同的因果基础的立场北极线(见表5.1)在北美和欧洲，普遍的解决方案被证明是难以实现的。这并不奇怪，因为树线通常只是零散但直立树木的海拔或纬度分布的近似界限(Sveinbjornsson, 2000)。分散的程度可以变化，在俄罗斯部分地区在苔原-针叶林界面上，植被的马赛克发展尤其引人注目。

森林生态学家在对北极林木线的位置达成一致意见时遇到的困难可以从北美洲和西伯利亚记录北极林木线分布的卫星图像中看到常绿植物通过使用归一化差分植被指数(NDVI) 1998年5月的数值(图5.5-5.6)。

NDVI是一个简单的、无单位的指数，由地球的红色和近红外区域的卫星测量反射率计算而成电磁波谱(塔克,1979)。NDVI指数的依据是健康绿叶植被在红外区域的强反射率和在红色区域的强吸收。数值范围在-1和+ 1之间，在数学上是不可能的

图5.5北美针叶林的北部界限:1998年5月记录的归一化植被指数(NDVI)图像(8公里分辨率)。色阶:蓝色- 0;深绿色- 0.48-0.64;黄橙色- 0.76-0.88。(图像来自8公里分辨率的探路者数据集-美国地质调查局，EROS数据中心，苏福尔斯，南达科他州。)

图5.5北美针叶林的北部界限:1998年5月记录的归一化植被指数(NDVI)图像(8公里分辨率)。色阶:蓝色- 0;深绿色- 0.48-0.64;黄橙色- 0.76-0.88。(图像来自8公里分辨率的探路者数据集-美国地质调查局，EROS数据中心，苏福尔斯，南达科他州。)

使值超出此范围。通常，叶面积指数(LAI)与NDVI之间有很强的相关性。但这并不意味着当绿色LAI为零时，NDVI也必须为零。雪和冰NDVI值接近于零，而水体可以给出负值。在1998年5月记录的8公里分辨率图像(图5.5-5.6)中，蓝色区域(NDVI = 0)表示仍然被冰雪覆盖的苔原，而已经光合作用活跃的常绿森林(NDVI > 0.25)则显示为深绿色和亮绿色(NDVI > 0.25)。

在北美东部可以观察到常绿针叶林向南迁移海洋区域，主要在东部和西部

哈德逊湾以及拉布拉多和魁北克(图5.5)。同样，在欧亚大陆，西西伯利亚低地由于北冰洋的影响，在鄂毕河和勒拿河之间的北方森林明显向南迁移(图5.6)。

NDVI图像也说明了许多俄罗斯生态学家对北方森林树线概念以及以任何精度绘制树线的可能性的怀疑态度(Kriuchkov, 1971)。如图5.4所示，北方天然林的北方界限一般在单个林分的北方界限以南。在完整的森林和完全没有树木的苔原之间，这种广泛的过渡地带(森林交错带)在西西伯利亚低地尤其明显。从这个过渡区获得的高分辨率NDVI图像

Novaya Zemtya

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