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第4章 地球之肺:森林与人类(3)

总之,随着海拔的升高,从基带往上一般表现出植被类型更简单的特征。一般情况下,水、热条件正常分布,自山下至山上或者自低纬度到高纬度,气候条件方面有相似之处,因此,在水平地带和垂直地带上相应出现了在外貌上基本相似的植被类型。在森林的水平地带性和垂直地带性这对关系中,水平地带性是基础,垂直地带性基本上是重复水平地带出现的植被类型。

§§§第二节 森林与环境

森林是二氧化碳的回收器

森林植被可以吸收二氧化碳

温室效应在不断恶化,我们知道引起温室效应的主要物质是二氧化碳,森林植被可以吸收二氧化碳,所以说森林是最大的碳库。

1. 谁给地球装上了“玻璃顶棚”植物生长需要吸入二氧化碳,呼出氧气,因此,二氧化碳对于森林植被非常重要。但任何事情都有一定限度,多了就会起反作用。地球周围大气中越来越多的二氧化碳能使地球保持温度,就像温室的玻璃能使温室保温一样,这种现象叫“温室效应”。那么,大量的二氧化碳又是来自哪里的呢?

近一个世纪以来,人类开始大量使用石油、煤炭、天然气以及砍伐和焚烧森林,使大量气体,如二氧化碳、甲烷、一氧化碳等温室气体排放到大气层中。据美国环境委员会测算,大气中包围地球的二氧化碳已达360 兆吨。正是这些气体给地球大气层装上了“玻璃顶棚”,使来自太阳的热量透过大气层辐射到地球上,而地球上的热量却不能散发出去,使空气温度逐渐升高。

地表气温和二氧化碳的浓度有着直接的对应关系。而温度的升高,使得冰川雪山融化,海平面上升,大面积土地被淹。海平面每上升1 米,就有海拔4 米的陆地受威胁。我国13亿人口,有8 亿居住在海拔较低的地区,包括沿海的富裕城市。气候的变化,还易引起洪涝、干旱、饥饿、疾病等灾难。

欧盟有科学家认为,不能让地球有超过2℃的升温。为此,需要把二氧化碳浓度稳定在百万分之四百五十以上,而现在距这个浓度已在咫尺之间了。

科学家对未来的气候做出了预测,到21 世纪中期,大气层中的二氧化碳含量将会增加一倍。由此引起的气温上升,年平均气温可能比现在高1.5 ~ 4.5℃,将会造成南北极冰雪融化,海平面将上升20 ~ 140 厘米,寒带森林将会消失40%,还会打乱热带森林地区的降雨量,森林中的动物因找不到食物而大量死亡,迁徙性强的动物只好背井离乡另寻生路,整个森林生态系统都将受到严重威胁。

2. 森林是二氧化碳的回收站

近些年来,科学家们一直在探求新的技术去掉大气层中的“玻璃顶棚”,如捕获空气中的二氧化碳,然后贮存在地下或海洋中,或者是在空中布设反射镜挡住一些阳光,或在辽阔的海洋中培植浮游生物进行光合作用以吸收二氧化碳。比较起来,吸收大气中二氧化碳最有效和最廉价的途径是种植树木和保护森林。树木能吸收二氧化碳,贮存在木材中,是二氧化碳回收站。

在陆地生态系统中,森林是最大的有机碳库。森林面积虽然只占陆地总面积的1/3,但森林植被区的碳储量几乎占陆地碳库总量的56%气温变化与二氧化碳的浓度有关。树木通过光合作用吸收了大气中大量的二氧化碳,减缓了温室效应。这就是森林的碳汇作用。部分学者认为,森林具有以最小成本、实现最大固碳效益的潜力。

森林生态系统是陆地中重要的碳汇和碳源,在这个系统中,森林的生物量、植物碎屑和森林土壤固定了碳素而成为碳汇,森林以及森林中微生物、动物、土壤等的呼吸、分解释放碳素到大气中成为碳源。如果森林固定的碳大于释放的碳就成为碳汇,反之成为碳源。在全球碳循环的过程中,森林是一个大的碳汇,但随着森林被破坏、退化的加剧以及一些干扰因素(如火灾)的影响,森林生态系统就可能成为碳源,这将加剧全球的温室效应。北京大学某教授说,因森林破坏导致的温室气体排放占1/5。如果能够把破坏森林遏制住,温室气体减排就取得了非常大的成功。扩大森林资源,是一种成本非常低的政策工具。

据科学家研究成果,1 公顷森林每年吸收二氧化碳11 ~ 30 吨,放出氧气8 ~ 23 吨,而且速生树种比一般树种吸收二氧化碳的能力要高出5 ~ 7 倍。森林比相同面积农作物贮存碳量要高出20 ~ 100 倍。如果全世界l/4 的农田改种木本植物,就可以控制大气层中二氧化碳浓度的升高,而且经济效益远比种植农作物高。树木通过光合作用吸收二氧化碳森林对人类的卫生保健发挥着独特的作用。森林能制氧、吸尘、灭菌、吸毒,净化空气,降低噪声。

森林能过滤空气中的粉尘:树木和森林也是人类环境的“除尘器”。全世界每年因工业生产而向大气排放烟尘约1×108 吨,这些烟粒粉尘中除尘埃之外,还夹杂有油烟、炭粒、铅、汞等致病物质,而树木和森林对粉尘有很大的阻挡、过滤和吸附作用。当含尘量很大的气流通过树林时,风速降低。颗粒大的粉尘落在地下,细小的粉尘则被树叶滞留,滞留的粉尘经降雨冲洗落到地面,树叶又可恢复吸附能力,继续发挥滞尘作用,这样反复不断地将大气烟尘转变为地面尘绿色视野温室效应会使地球上的病虫害增加温室效应可使史前致命病毒威胁人类,美国科学家近日发出警告,由于全球气温上升令北极冰层溶化,被冰封十几万年的史前致命病毒可能会重见天日。纽约锡拉丘兹大学的科学家在最新一期《科学家杂志》中指出,早前他们发现一种植物病毒TOMV,由于该病毒在大气中广泛扩散,推断在北极冰层也有其踪迹。于是研究员从格陵兰抽取4 块年龄由500 年~ 14 万年的冰块,结果在冰层中发现TOMV病毒。研究员指该病毒表层被坚固的蛋白质包围,因此可在逆境生存。

森林是天然保健室

森林也能净化空气土,从而使空气中的含尘量明显减低,使人类和其他生物免受尘埃之害。据测定,每公顷可滞留灰尘的数量,云杉林为32 吨,松林为36.4 吨,水青冈林为64 吨。据南京林业大学在南京市测定,绿化地空气中的灰尘比空旷地减少37.1%~ 60%。

森林能吸收有毒气体:煤和石油的燃烧,以及各种有机合成工业生产都或多或少地排放出含有各类有毒物质的废气造成大气污染。有些有毒物质对人的身体健康危害很大,常常引起浮肿、肺气肿、慢性支气管类等疾病,严重时可造成人的死亡。

而树木和森林具有净化空气中有毒物质的能力,其中一些有毒物质通过树叶表皮上的气孔进入树体后,可以经过一系列转化而成为无毒或低毒物质,自行解毒,有的还能转变为有机物,构成树体的一部分;一些有毒物质虽不能分解和转化,但都能在叶子或其他组织中贮存起来,这种吸收和贮存称为树木的富集作用。某些树木的富集能力很强,可以比正常含量高几十倍至数千倍,这样,大气中有毒物质的数量就减少而空气就得以净化,也就减轻了对人类的危害。

森林具有杀菌性能,空气中常含有尘埃和病菌,容易诱发人们的各种疾病,而树木和森林是天然的灭菌能手。许多树木的花、果、芽、叶等组织能不断地分泌出一些特殊的挥发物(主要是萜烯、有机酸、醚、酮、醛等),这些物质不仅能散发出袭人的芳香,给人以舒适畅快的享受,而且具有很强的杀菌能力,人们称它为“植物杀菌素”。例如,柠檬叶放出的杀菌素可以杀死肺炎球菌、痢疾杆菌、结核菌及流感病毒;云杉、油松、白皮松的挥发性对葡萄球菌的杀菌效果达99.2%以上。

由于许多树木具有杀菌能力,所以森林区域空气中的含菌量明显减少。据测定,1 立方米空气中的含菌量,在松树或柏树林内为500 ~ 700个,樟树林内为1200 个,杂木林内云杉的挥发性也能杀死葡萄球菌为1900 个,而林外则高达上万个,有些树木分泌的挥发物,还具有杀虫或防腐等作用。例如,桉树挥发物可以驱散蚊虫,稠李、野樱桃挥发物可杀死苍蝇,樟树挥发物可驱除蛀虫,接骨木挥发物可驱逐鼠类。

森林能减弱噪声:根据国家规定的卫生标准,通常把声强级大于30 ~ 40 分贝的声音列为噪声。噪声影响人的听力和智力,损害人的中枢神经,已成为社会公害。树木和森林如同绿色的“隔音墙”,以其高大而厚实的树冠层吸收和消减噪声,为人类提供宁静的环境。据报道,营造40米宽的林带,噪声可减低10 ~ 15 分贝,成片的树林可降低噪声26 ~ 43分贝,有行道树的街道可降低噪声8 ~ 10 分贝。

树木和森林之所以能减弱噪声,是因为一部分声波被树叶向多方向不规则反射,另一部分声波引起树叶微振而被消耗,还有一部分声波被树叶表面的气孔和绒毛所吸收的缘故。森林能改善水质,据联合国国际卫生组织统计,世界上85%的人都使用了有碍健康的水,在工业发达的国家,水质污染尤为严重,已严重威胁着人的健康和生命。

森林内的枯枝落叶层能对水中的各种污染物进行过滤和净化,起到改善水质、防止水质污染的作用,所以从森林区域流出来的溪水,虽其中也含有多种化学矿物成分,但因它未受污染,人们常将它当做饮用水。

森林可以降低溪水的温度和硬度,改善水质。森林还能防止淡水免受细菌污染,许多研究证明,经过森林地区的水,其细菌数量比经过农田的水之细菌数量少许多。若自农地的森林也能减弱噪声。

水中含大肠杆菌为100%,那么流经松树林的水中的细菌含量为2%,流经栎树、榆树林地的水中细菌含量只有1%。

森林具有医疗保健作用:久住林区的人较之城镇居民更健康长寿,这和森林为其创造了一个清新洁净的环境是密不可分的。近十来年,不少国家还在林区建立风格独特的所谓“森林医院”,这种医院既无医务人员,又无医疗设备。对于一些高血压、心脏病、肺气肿、哮喘、神经衰弱的病人,森林医院只要安排病人在远离闹市指定的林荫小道上悠闲散步,病人的病情就明显好转。正是清洁幽静、碧绿凝翠、花香鸟语、恬静素雅的森林环境,使人心旷神怡,精神振奋。

大风引起的沙暴、尘暴,可毁掉良田,埋没房屋,摧毁建筑物,造成巨大损失。我国北部经常遭受风沙之害,尤其是在冬春草木凋零季节,沙仗风势,风助沙虐,大风把肥沃的表土吹到天空,降落下来填塞河床、渠道,阻碍交通。目前,虽然尚不能找到有效办法控制狂风危害,但森林的防风作用人们已有了深刻的认识。

能够阻碍空气流动的有大山、森林和大型建筑物,但最主要的还是森林,特别是在平原、沙漠和海滨地区,森林成为风力难以突破的“挡风墙”。森林挡风,不像山脉和建筑物那样“死顶硬碰”,它软硬兼施,同狂风进行周旋。

一条防风林带,如果它的走向与大风吹来的方向垂直,那么当风接近林带的时候,一小部分气流钻进林带,树木的枝叶便随风摆动。这个摆动就是把钻进树林的风魔打下去。那些挤不进树林的气流,只有向上,从林带顶部绕过。经过这一番折腾,大的旋流变成了许多小旋涡,又消耗了一部分力量。另外,穿过林带的一部分风力又与绕过林带的气流混合,互相发生摩擦,再一次耗掉一部分力量。经过这三次的消耗,风魔继续前进的力量已大大减弱了。越过林带以后的气流,只能在离地面几十米或几米的高空中翻滚、呼啸,只有小部分气流下降到地面损害农作物。在距离林带几百米以外,风力才下降到地面。因此,在距离林带几百米以内,接近地面3 ~ 5 米的空气层,风力就很弱了。

如果每隔一定的距离,就营造一条防风林带,大股风就没有下降的机会,只能沿着林带顶部按水平方向移动。在土壤表面l 米以上,风速每小时21 千米称作“临界风速”,低于此风速,土壤就不会移动。林带降低风力的结果,不仅消除了一些严重的风灾,而且大大地改善了农业环境,减少了土壤侵蚀,提高了农作物产量和质量。防护林能够保护农作物的花和果实不受风害,还可调节气温,增加相对湿度,减少蒸发。我国在平原、草原、沙漠、湖泊和沿海地区已经营造了大量的防护林,初步形成了一个以防风为主的防护林体系。这些防护林,在减少风灾,发展农、牧、渔业等方面发挥了显著的作用。

在营造防风林带,选择树种时应注意选择抗风力强、生长快且寿命长的树种,以深根性、树干树枝坚硬、枝叶茂密的常绿树为宜。落叶树冬季的防风效果比夏季减少20%左右。森林的抗风性能与树冠形状、树高、胸径、冠幅、叶面积系数等因素有密切的联系。树冠呈尖塔形或柱形的森林防风效果更好;而树高越大,胸径越小,冠幅或叶面积系数越大,则树种的抗风性能就越差。

根据植物对大风的抗性能力不同,可以将植物划分为3 种类型:

(1)抗性较强的树种有:马尾松、黑松、圆柏、榉树、核桃、白榆、乌桕、樱桃、枣树、臭椿、朴树、板栗、槐树、梅、香樟、麻栎、河柳、台湾相思、柠檬桉、木麻黄、假槟榔、南洋杉、竹类及柑橘类树种。

(2)抗性中等的树种有:侧柏、龙柏、旱柳、杉木、柳杉、檫木、楝树、苦槠、枫杨、银杏、广玉兰、重阳木、榔榆、枫香、桑、李、桃、杏、花红、合欢、紫薇、木绣球、常山核桃等。

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