在甲虫破坏下 加州的碳储存松树林可能一去不复返了

内华达山脉的Ponderosa松树森林在2012-2015年大干旱期间被西部松树甲虫破坏，将不会恢复到干旱前的密度，导致大气中一个重要的碳储存库的减少。洛斯阿拉莫斯国家实验室的博士后Zachary Robbins说："森林储存了大量的大气碳，所以当西部松树甲虫的侵袭杀死了数以百万计的树木，这些二氧化碳又回到了大气中。"

罗宾斯是发表在《环境科学前沿》杂志上的一篇新论文的通讯作者，该论文涉及加州内华达山脉活体松树中储存的碳。

他说："我们还发现，由于在大干旱期间有如此多的树木死亡，本世纪再次出现巨大死亡的风险要小得多，因为树皮甲虫的宿主树木会减少。"

然而，这是一个混合的袋子。由气候变化驱动的西部松树甲虫的爆发将继续发生，限制了干旱后的森林再生。

一些碳损失不会被重新封存在树木中，但景观上更少的树木会抑制西部松树甲虫爆发的严重性，森林似乎在某一点上达到了一个平衡。

甲虫需要最低的树木密度来支持爆炸性的种群数量增长。当森林的松树密度达到一定的阈值时，它们变得更有可能出现西部松树甲虫驱动的死亡现象。

气候变化、天气、树木和甲虫之间复杂的相互作用正在使加利福尼亚和其他地方的松树林走向灭亡。在2012-2015年的干旱期间，内华达山脉估计有1.29亿棵不同种类的树木死亡。

碳汇还是碳源？

作为碳汇，森林封存或储存了美国超过十分之一的温室气体排放。树木可以利用空气中不断增加的碳来生长，从而以木材的形式固定更多的碳。

"如果没有干扰，例如甲虫爆发，那么碳就会被储存起来，但是当甲虫伴随着气候变化的更高温度到来时，它们的种群发展得更快，"洛斯阿拉莫斯的高级科学家和该论文的共同作者徐崇刚说。"由于最低温度升高，更少的甲虫在冬季死亡。"

再加上气候导致的干旱，"这一切都有助于甲虫更频繁地爆发，"徐说。"由于气候变化的影响，生态系统已经发生了根本性的变化。"这意味着森林无法恢复到大旱前的碳水平。"

在爆发期间，数以百万计的树木死亡，并开始通过微生物腐烂将碳释放回大气中。

碳预算的破坏者

未来的碳预算必须包括由甲虫爆发和其他干扰（如干旱和火灾）造成的对森林再生的影响。碳预算涉及了解如何管理碳排放以防止灾难性的变暖。

气温的上升也加剧了干旱的影响。在过去，三年的干旱会对树木的死亡率产生重大影响。"但在一个更温暖的未来，两年的干旱可能会产生类似的后果。"

罗宾斯、徐和他们的合作者在内华达山脉中部和南部以松树为主的31个地点模拟了森林和甲虫的动态。为了研究树木的生长、再生和背景死亡率，他们对昆虫死亡率和物候学（周期性生物事件）、树木防御和昆虫攻击进行了模拟。

他们考虑了两个时期，2006-2018年和2018-2100年。该团队使用来自观测和建模的数据来模拟2006-2018年每个地点的气候，他们仅使用气候模型数据来进行2018-2100年的预测。

这项工作对加州以外的松树林保护工作也有影响。

罗宾斯说："我们在这里描述的许多互动与整个西部的互动非常相似，在那里有变暖的温度帮助甲虫的数量，有密集的受压树木的森林，这将继续受到未来干旱的压力。这将增加爆发的风险。我们的论文是针对加利福尼亚的，但这是一个基本问题，我们预计它将反映在整个美国西部的许多不同的森林中。"

徐和罗宾斯说，他们的结果反映了土地管理者多年来所知道的情况： 过度储存的松树林特别容易受到甲虫爆发的影响。随着干旱的严重程度增加，管理者可能不得不通过积极的管理来缩减森林密度，以减轻增加的风险。

在2022年的一篇相关论文中，合作者发表了一个新的建模框架，以评估树皮甲虫在气候变化下对许多森林生态系统构成的风险。将树木防御能力受损（15%至20%）和树皮甲虫数量增加（20%）的影响加在一起，该团队确定，气候每变暖一摄氏度，就会有35%至40%的松树死于甲虫攻击。