在天寒地冻山地邂逅惊奇,他们解密生态密码

连绵的高山群岭、神秘的原始森林、奇特的冰川瀑布……位于甘孜藏族自治州的贡嘎山,地处青藏高原东缘,主峰海拔7556米,不仅是四川省内第一高峰,也是横断山区第一高峰,被誉为“蜀山之王”,神奇美丽的自然景观,让众人向往。

爬冰川、测冻土,贡嘎山坚守十多年 王根绪:在高寒山地邂逅惊喜

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但在其东侧与山脚毗邻的大渡河,海拔却只有1100多米,短距离内竟有6000多米的垂直高差。这样独特的地形地貌,不仅在全国独有,在全世界都很少见。贡嘎山区域内存在巨大的气候、生物和环境分异特征,这也使得这里成为一个得天独厚的全球生态学、环境学、地质学、水文学、冰冻圈科学等诸多学科研究的“天然实验室”。

《 人民日报 》( 2018年02月02日 15 版)

隆冬时节,贡嘎山深处,一片茫茫白雪。积雪重压之下,一棵棵冷杉依然挺立,十分引人注目。

1987年12月,中国科学院成都山地灾害与环境研究所牵头的中国科学院贡嘎山高山生态系统观测试验站(以下简称“贡嘎山站”)成立,到今年正好30年。30年间,科研人员坚守在这里,以贡嘎山为钥匙,解密神奇的生态密码。

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这片树林,并非高山上唯一的坚守者。携带仪器在严寒中开展观测活动的几位科学家,每向前挪动一步,积雪都会没过脚踝。他们来自中国科学院贡嘎山高山生态系统观测试验站,领队的是站长王根绪(上图,新华社记者金立旺摄)。

一日之内“穿越四季”

隆冬时节,贡嘎山深处,一片茫茫白雪。积雪重压之下,一棵棵冷杉依然挺立,十分引人注目。

贡嘎山受人类活动影响较小,被称为“天然实验室”

独有的短水平距离内的高海拔落差,在贡嘎山形成干热河谷-农业区-阔叶林-针叶林-高山灌丛-高寒草甸-永冻荒漠带的完整生态景观,物种资源丰富,原始森林保护良好,冰川活动遗迹保持完整。从山脚循山而上,可感受亚热带农田、山地原始森林和海洋性冰川,一日之内可谓“穿越四季”。

这片树林,并非高山上唯一的坚守者。携带仪器在严寒中开展观测活动的几位科学家,每向前挪动一步,积雪都会没过脚踝。他们来自中国科学院贡嘎山高山生态系统观测试验站,领队的是站长王根绪(上图,记者金立旺摄)。

神秘的原始森林、奇特的冰川瀑布……贡嘎山位于四川康定以南,主峰海拔7500多米,是四川省最高的山峰,被誉为“蜀山之王”。这里地处青藏高原东缘,与毗邻的大渡河短距离内垂直高差达6000多米。贡嘎山站到成都的行车距离约300公里,但一路高山冰雪阻碍,加之上山道路崎岖,从成都驱车到站上,往往要超过10个小时。

这样得天独厚的优势资源,很早就引起科研人员的关注。贡嘎山站站长王根绪告诉记者,在20世纪70年代,一批科学家就开始在青藏高原东南缘山地进行科学综合观测研究,经过反复论证,最终在1987年选择横断山最高峰贡嘎山东坡的海螺沟,建立贡嘎山站。

贡嘎山受人类活动影响较小,被称为“天然实验室”

“一晃就和贡嘎山结缘10多年了”,2005年,王根绪被招聘到中科院成都山地所,开始在贡嘎山的山地生态观测和研究保护工作,并于2008年起担任贡嘎山站站长。

每年夏季,是野外考察的黄金时间,大多时候,科研人员都要在条件艰苦的野外呆两三个月以上,进行实地考察。高达6000米的垂直落差,对科研学者来说,是让他们无比兴奋的观测天堂。密林、荒漠、冰川,越复杂的生态环境,让科研人员越感珍贵。

神秘的原始森林、奇特的冰川瀑布……贡嘎山位于四川康定以南,主峰海拔7500多米,是四川省最高的山峰,被誉为“蜀山之王”。这里地处青藏高原东缘,与毗邻的大渡河短距离内垂直高差达6000多米。贡嘎山站到成都的行车距离约300公里,但一路高山冰雪阻碍,加之上山道路崎岖,从成都驱车到站上,往往要超过10个小时。

王根绪说,贡嘎山的生态环境状况,对横断山区、青藏高原以及长江上游地区生态环境保护具有重要参考价值。近年来,在全球气候和生态环境变化的研究中,贡嘎山站的作用愈加凸显,“贡嘎山受人类活动影响较小,可作为污染物变化研究的本底参照”。

贡嘎山自然保护区动植物资源丰富,其中有维管束植物185科、869属、约2500种。“同时,保护区巨大的谷岭高差和东西环境条件的差异,在这里形成了完整而复杂的植被带谱,以及东西坡垂直带谱结构的差异。”贡嘎山站研究员罗辑介绍。

“一晃就和贡嘎山结缘10多年了”,2005年,王根绪被招聘到中科院成都山地所,开始在贡嘎山的山地生态观测和研究保护工作,并于2008年起担任贡嘎山站站长。

在贡嘎山上海拔约3500米的观测样地,海螺沟冰川一览无余,高达1000多米的大冰瀑布让人叹为观止。“这片冰川活动遗迹保持完整,整个面积达25平方公里。”王根绪表示,这里观测到的冰川数据,能为预测区域环境演变趋势、探索全球气候变化的区域响应等提供重要科学依据与系统性数据支撑。

根据他们的考察,光是在贡嘎山东坡,按海拔高低大体上可以分为6个不同的植物带。“在贡嘎山西坡,谷地基面海拔较高,在不同阶段也有不同景观,虽然部分地带其组成种类仍是云、冷杉属植物,但多以耐干冷气候特点的种类占优势,种类也较东坡丰富并相互渗透,组成混交类型。”罗辑说。

王根绪说,贡嘎山的生态环境状况,对横断山区、青藏高原以及长江上游地区生态环境保护具有重要参考价值。近年来,在全球气候和生态环境变化的研究中,贡嘎山站的作用愈加凸显,“贡嘎山受人类活动影响较小,可作为污染物变化研究的本底参照”。

“这样独特的地形地貌,不仅在全国少有,在全世界都很少见。”王根绪说,贡嘎山区域内存在的巨大气候、生物和环境分异特征,使得这里成为一个得天独厚的全球生态学、环境学、水文学等诸多学科研究的“天然实验室”。正因如此,1987年,中科院在贡嘎山建立高山生态系统观测试验站。

见证百年间“植物大战”

在贡嘎山上海拔约3500米的观测样地,海螺沟冰川一览无余,高达1000多米的大冰瀑布让人叹为观止。“这片冰川活动遗迹保持完整,整个面积达25平方公里。”王根绪表示,这里观测到的冰川数据,能为预测区域环境演变趋势、探索全球气候变化的区域响应等提供重要科学依据与系统性数据支撑。

建成山地垂直生态分带监测平台,发现微量金属污染的蛛丝马迹

贡嘎山独特的生态环境,不仅可以在一日之内,览尽四季不同风景,也可以感受植物的百年“变迁”,体验“植物大战”。

“这样独特的地形地貌,不仅在全国少有,在全世界都很少见。”王根绪说,贡嘎山区域内存在的巨大气候、生物和环境分异特征,使得这里成为一个得天独厚的全球生态学、环境学、水文学等诸多学科研究的“天然实验室”。正因如此,1987年,中科院在贡嘎山建立高山生态系统观测试验站。

去往贡嘎山站的路并不好走。王根绪回忆,好几次回贡嘎山站的路上,都发生了滚石和滑坡,“就在车前或车后几米远的地方,几乎都是擦肩而过”。

贡嘎山站前任站长程根伟,在《20世纪中国科学口述史》系列丛书访谈录中,就详细介绍了在贡嘎山的植被演替:泥石流、冰川推进等破坏森林形成裸地,后因为全球气候变暖等,冰川开始退缩,裸地露出来,慢慢地长出植被,从最初的一些苔藓,逐渐开始长草,再之后开始长出灌木和一些树种,再然后冷杉、云杉等成长起来。“当冷杉、云杉的高度超过其他树木,原先的树种竞争不过就逐渐死掉,最后形成了以冷杉、云杉为主的新的森林群落。”程根伟说,这样的原生态植物演变过程,在贡嘎山可以找到每个阶段的典型样本,也让这里成为一个少有的、绝好的植被演替的原生观测地。

建成山地垂直生态分带监测平台,发现微量金属污染的蛛丝马迹

山上的日子也并不轻松。开展野外调查工作时,要么全身浸泡于湿透的衣衫中,要么被蚊虫叮咬得满身红肿。有一次,穿越一个松软土坡时,土坡突然垮塌,王根绪没站稳,猝不及防就向下滑,脚下便是深渊。幸亏一旁的同事迅速将他拖住,才化险为夷。

实际上,在国际学界,对于植物演替一直有争议,甚至有人认为并不存在这样的过程,但贡嘎山的存在,却让科研人员在这里找到了最佳的例证。

去往贡嘎山站的路并不好走。王根绪回忆,好几次回贡嘎山站的路上,都发生了滚石和滑坡,“就在车前或车后几米远的地方,几乎都是擦肩而过”。

尽管如此,王根绪和同事一待就是10多年。“这是一片灵动的土地,待久了会有惊喜。”王根绪所说的“惊喜”,包括曾在山上遇见黑颈鹤等国家重点保护动物,“它们就离你几步之遥,但并不惊慌,而是好奇地看看你,再漫步而去”。

从1995年开始,罗辑着重对贡嘎山海螺沟1号冰川末端的植被演替进行研究,并拿到4项国家自然基金项目,在对变化环境下高山植被原生演替过程进行精准模拟方面取得重要进展。“海螺沟冰川属于季风海洋性冰川,水热条件好,冰川消融速度快,自小冰期以来开始退缩,没有冰进过程,形成了一个完整的从裸地最终到顶级群落的连续植被原生演替序列,近百年来土壤为连续成土过程。”罗辑说,通过选择不同样本,以空间代替时间的方法,他们已经基本能够模拟出近100余年的海螺沟冰川退缩区域形成的植物连续演替进程。

山上的日子也并不轻松。开展野外调查工作时,要么全身浸泡于湿透的衣衫中,要么被蚊虫叮咬得满身红肿。有一次,穿越一个松软土坡时,土坡突然垮塌,王根绪没站稳,猝不及防就向下滑,脚下便是深渊。幸亏一旁的同事迅速将他拖住,才化险为夷。

以前,人们往往认为人类活动稀少的高山地区就不会有微量金属污染,但贡嘎山站的研究改变了这一传统认识。“由于冷凝作用,高山生态系统往往是大气污染物的汇集地,许多微量金属如铅、镉可以通过大气远距离传输进入高山生态系统。”王根绪说。

在2013年10月和2014年10月间,他们选取7个不同的地方进行采样,在每个样地随机布设长宽均为20米的样方,调查其中的乔木,记录其树种、胸径、树高、存活状态等,并在样地内随机布设3个长宽均为1米的样方,调查样方内所有灌木、草本和地被物,记录其种类、数量等,并取部分样品带回实验室烘干、称重……

尽管如此,王根绪和同事一待就是10多年。“这是一片灵动的土地,待久了会有惊喜。”王根绪所说的“惊喜”,包括曾在山上遇见黑颈鹤等国家重点保护动物,“它们就离你几步之遥,但并不惊慌,而是好奇地看看你,再漫步而去”。

目前,贡嘎山站共有科研人员21人,有中科院“百人计划”学者,有国家杰出青年基金获得者,还有多名高级工程师和博士。而贡嘎山站也已建成较为先进的山地垂直生态分带监测平台,并在长江源区建立了江源站;岷江上游建立了王朗山地生态和遥感地面监测站,基本形成了可以全方位解读长江上游山地生态环境变化的长期野外观测试验体系。王根绪说,正是由于一代代科研工作者在艰苦环境中的坚守,贡嘎山的科学成果才能薪火相传。

“根据研究结果,贡嘎山东坡海螺沟冰川退缩后,百年间基本上就可以形成一个原生演替过程。”罗辑介绍,冰川退缩后的原生裸地,一般经过3年左右的时间变化,第4年就会开始形成以马河山黄芪、直立黄芪为优势种的草本群落,川滇柳、冬瓜杨、沙棘等一些植物也开始生长在草本植物周围。

以前,人们往往认为人类活动稀少的高山地区就不会有微量金属污染,但贡嘎山站的研究改变了这一传统认识。“由于冷凝作用,高山生态系统往往是大气污染物的汇集地,许多微量金属如铅、镉可以通过大气远距离传输进入高山生态系统。”王根绪说。

恢复退化的高寒生态系统,冻土上长出玫瑰花

经过约10-20年的演替后,开放的植物群形成了相对密闭的冬瓜杨、柳树和沙棘小树群落,地面蒸发减少,调节了温度、湿度变化,冬瓜杨凭借其较快的生长速度和较高的光合速率,占据更多的空间,此时,喜阴的峨眉冷杉和麦吊云杉的种子也开始发育,先后进入林地。

目前,贡嘎山站共有科研人员21人,有中科院“百人计划”学者,有国家杰出青年基金获得者,还有多名高级工程师和博士。而贡嘎山站也已建成较为先进的山地垂直生态分带监测平台,并在长江源区建立了江源站;岷江上游建立了王朗山地生态和遥感地面监测站,基本形成了可以全方位解读长江上游山地生态环境变化的长期野外观测试验体系。王根绪说,正是由于一代代科研工作者在艰苦环境中的坚守,贡嘎山的科学成果才能薪火相传。

如今,贡嘎山站不仅成为国内闻名的“天然实验室”,还吸引了来自世界各地的科学家。近年来,贡嘎山站先后与美国、德国、瑞士等国开展学术交流和科研合作。

“随后,柳树和沙棘因得不到足够的阳光和养分,逐渐在种间竞争中败下阵来,生长速度逐步减慢,演变为衰退种群,冬瓜杨生长则保持较高水平,占据着林上大片空间。”罗辑说。

恢复退化的高寒生态系统,冻土上长出玫瑰花

近年来,围绕西南山区资源开发利用与保护,贡嘎山站发挥了重要科技支撑作用。

接下来,进入到以冬瓜杨和峨眉冷杉为优势种的针阔混交林阶段。大约80余年后,喜阳的冬瓜杨的生态位也慢慢被耐阴的云冷杉所占据,在竞争中失利,随着冬瓜杨等阔叶树种的退出,群落开始进入到以云冷杉为建群种的常绿针叶林阶段。“在经历了100余年的演替后,群落最终进入到以峨眉冷杉和麦吊云杉为优势种的针叶林顶级群落。”罗辑说。

如今,贡嘎山站不仅成为国内闻名的“天然实验室”,还吸引了来自世界各地的科学家。近年来,贡嘎山站先后与美国、德国、瑞士等国开展学术交流和科研合作。

“我们发现泥石流迹地或冰川退缩迹地形成后,一般需要15—17年的自然演替,才能形成较为稳定的先锋森林植被群落。在水分和热量不限制的情况下,早期土壤的生物有效磷和有效氮是制约植被演替进程的关键因素。”王根绪介绍,基于这些科研成果,他和同事正在研发泥石流和滑坡迹地植被快速恢复的技术,可促进森林植被提前5—10年形成稳定建群,具有较好的应用前景。

“模拟出植被演替过程,不仅可以确证出这一重要的自然生态现象,也可以作为一把‘标尺’,为其他科学研究提供依据。”罗辑告诉记者。

近年来,围绕西南山区资源开发利用与保护,贡嘎山站发挥了重要科技支撑作用。

为应对冻土退化导致植被退化甚至植物群落结构发生改变,王根绪和同事构建了自然渐进性高寒生态系统退化的恢复重建与保育技术体系,在多年冻土地区实践应用,取得了较好的效果。利用这一技术体系,贡嘎山站在海螺沟建立了5000亩玫瑰园,帮助当地农民发展花卉产业。

将科研成果转化为发展动力

“我们发现泥石流迹地或冰川退缩迹地形成后,一般需要15—17年的自然演替,才能形成较为稳定的先锋森林植被群落。在水分和热量不限制的情况下,早期土壤的生物有效磷和有效氮是制约植被演替进程的关键因素。”王根绪介绍,基于这些科研成果,他和同事正在研发泥石流和滑坡迹地植被快速恢复的技术,可促进森林植被提前5—10年形成稳定建群,具有较好的应用前景。

(原载于《人民日报》2018-02-02 15版)

目前,海螺沟景区管理局正和贡嘎山站一起,筹备成立30周年庆祝活动。

为应对冻土退化导致植被退化甚至植物群落结构发生改变,王根绪和同事构建了自然渐进性高寒生态系统退化的恢复重建与保育技术体系,在多年冻土地区实践应用,取得了较好的效果。利用这一技术体系,贡嘎山站在海螺沟建立了5000亩玫瑰园,帮助当地农民发展花卉产业。

海螺沟如今已名声在外,鲜为人知的是,正是当初在贡嘎山进行考察的一批科研学者,注意到了海螺沟森林冰川的绝美景象。

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1980年开始,一些科研人员在考察时,注意到海螺沟的独有景观,在1986年他们撰写的一份建议报告中,不仅包括建议成立贡嘎山站,也包括建议建设全国第一个冰川公园。

贡嘎山站由中科院成都山地所、兰州冰川冻土所、成都生物所合建,成立之初,仅仅只有9000元经费,在当时道路、水电等条件都极端恶劣的情况下,科研人员就开始开展工作了。贡嘎山站创建者之一陈富斌回忆,缺人手、缺设备、缺经费,但依旧有不少科研人员,都爽快地免费到站里帮忙,完成了大量的工作。当年工作、生活环境都十分艰苦,为了省钱,从山脚爬到海拔3000米的地方,科研人员都舍不得骑马,而是自己走上去。

在这样艰苦的自然条件下,贡嘎山站一步一步发展起来,在1992年进入中国生态研究网络,2001年12月被科技部列为国家重点野外科学观测试验站。

贡嘎山站科研人员,还帮助当地举办导游培训班,向海螺沟、亚丁等景区导游人员开展冰川、植物知识培训。此外,他们还在海螺沟,帮助当地打造了占地5000亩的玫瑰园,帮助当地农民发展花卉产业。

建站30年,如今贡嘎山站共有科研人员16名,观测场地扩展到6个。这个“天然实验室”,还吸引了来自世界各地的科学家,通过国际合作方式,在这里取得丰硕的成果。近年来,贡嘎山站先后与美国、德国、瑞士、挪威等国家进行学术交流和科研合作。其中,通过与瑞士合作,形成与阿尔卑斯山的横向对比研究。

“进行山地资源的合理开发利用与保护,是山地表生环境过程研究中,应对区域经济社会发展需求的重要内容。”王根绪说,近年来,围绕西南山区资源开发利用与保护方面的战略和区域发展需求,贡嘎山站开展了众多专门研究,在多个领域对促进区域发展发挥了重要科技支撑。

王根绪介绍,目前,他们正在进行环贡嘎圈旅游景观评价及开发规划。“奇峰雪景、现代冰川、温泉著称于世,并伴有原始森林、草原、气象等众多景观以及特色鲜明的藏族风情,都是环贡嘎圈旅游开发的重要资源。”当然,旅游开发必须以保护和可持续发展为前提。

(原载于《四川日报》 2017-10-13 13版)