书城旅游地图走进珠穆朗玛
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第2章 生物多样性及生态与环境变化研究

独特的自然条件造就了珠穆朗玛峰(简称“珠峰”)地区较为完整的垂直自然带。在珠峰地区,地质、地貌等非地带性因素的作用远比地带性因素要强烈得多,所有这些都深刻地制约着珠峰地区的现代自然地理过程。在这种特殊的过程与环境条件中,生物基因的特殊变异和生理生态的某些性质的改变可能与珠峰地区气候相适应,形成了适于各自然带中的特殊生命特征与现象。研究表明,珠峰地区的生物区系、植被类型等均表现出南、北翼的显著差异,南北两翼的生物区系分属于不同的起源区。如在植物区系方面,几乎南翼的全部科属都能在云南至长江流域一带找到,并有许多相同的种,在海拔较低的地方,更具有印度、马来西亚植物区系的特征。北翼则显示出与中亚植物区系成分的相似性。在动物区系方面,大体在南翼针叶林以下山地,其区系特征与长江以南地区基本一致,北翼则属于全北区,区系成分也与中亚一带相似。由于山区复杂的自然条件,两大起源区在南北两翼交界地段有显著的相互渗透现象。以往的考察与研究从宏观上勾画出该地区的植被与区系构成等特征,对生物多样性本底研究奠定了基础,但在生物多样性变化研究及其变化原因等方面鲜有报道,尤其是珠峰北坡植被上限和典型自然带的生态幅以及气候变化如何影响该地区植被格局等仍然是未解之谜。

珠峰地区人类活动稀少,是全球研究环境本底的关键地区之一。珠峰地区环境本底不仅具有南北极同等重要的科学价值,而且在环境本底垂直分异特点为南北极所没有,是全球独一无二的。鉴于环境本底研究与人类及生物的生存息息相关,该领域越来越被人们重视。1975年珠峰综合考察取得了大量的基础研究数据,得出了初步的研究成果。表明珠峰地区土壤重金属含量较低,不超过土壤中重金属自然本底含量。虽然由于地带性引起一定的差异,但土壤本身剖面变化却显示了本底状况,未造成土壤重金属的污染。对人发、青稞等生物的本底值测定,结果表明:珠峰地区人发中的铅、镉、汞的含量均为正常状态。由于当时条件的限制,1975年的科学考察涉及内容有限。在环境背景值调查中,当时的土壤样品主要取自拉萨、日喀则、定日、绒布寺及樟木等人类活动较多、农业经营时间较长的河谷漫滩地区,而高海拔地区没有涉及;人发样品中重金属元素的含量与人的性别、年龄及饮食习惯等有重要的联系,而该次考察虽然考虑了这些问题,但未能设计系统的、统一的序列进行研究。另外,青稞等植物样品的重金属含量与植物的种类、品种是密切相关的。因而在进一步的研究中应考虑这些因素的影响。1975年的考察,为研究珠峰地区的生态与环境变化提供了不可替代的重要参考和对比资料。30年来,珠峰地区土壤与生物环境背景值是否发生改变、改变程度与动因、趋势如何等问题亟待回答。

对1981~2001年植被指数(NDVI值)的变化趋势分析表明:珠峰东坡、东南坡和西南坡的植被NDVI值呈明显减少的趋势,而珠峰北坡NDVI值也存在一定程度的变化。这是否预示着南坡植被在一定程度上也在逐步恶化?由地表植被退化程度是否可以推论出珠峰地区环境状况趋于恶化?该区域生态与环境变化特征与动因等有待实地深入研究。

全球变化背景下,30年来珠峰地区生态与环境发生了什么变化,尤其是生物多样性和土地植被方面发生了怎样的变化?这些变化在垂直梯度上有什么规律?在垂直梯度上土壤理化和生物分异特征如何?土地退化对局地气候变化产生什么响应?这些都成为了亟须回答的科学问题。

近十年来,地球科学对各圈层相互作用的研究迅速增加,并特别注重构造—气候和地球表面过程之间相互作用的动力学过程。一方面是由于人们对全球变化的知识渴求;另一方面是由于技术和理论的进步。据预测,在构造—表面过程—气候的耦合方面的研究将持续或加速增长。但是该领域的研究在国际上也刚刚起步,关于构造—表面过程—气候三者反馈的机制,相互作用程度,相互作用的门槛,响应时间等一系列最基本的理论问题还无法回答。目前Nature等杂志关于该领域的成功研究不断涌现。如南美洲干湿变化—太平洋板块的俯冲速率—南美高原的隆升—弧前盆地沉积速率变化的相互关系;我国东喜马拉雅构造结剥蚀速率与地壳熔融及高压变质作用的耦合等。

以珠穆朗玛峰(简称“珠峰”)为代表的特高海拔地区是全球构造作用最活跃的现代造山带,这里每年的抬升速度约为10毫米/年;其南坡为恒河水系和前陆沉积盆地,同时珠峰地区也是冬夏季风作用的场所,快速的岩石圈抬升,较强的降雨和恒河水系的巨大剥蚀造就了世界上最大的孟加拉湾海底沉积扇。因而,以珠峰为代表的高喜马拉雅地区是研究构造—气候反馈作用最理想的地区之一,充分利用珠峰地区的优势,抓住构造—气候反馈研究在国际上刚刚开展的契机,使我国在未来各圈层相互作用研究方面占领制高点。

1964年的希夏邦玛峰登山科考活动中高山栎化石的发现揭开了现代青藏高原研究的新篇章。自此以来,关于喜马拉雅山及青藏高原的隆升过程研究始终是青藏高原研究的热点。但以珠峰为代表的喜马拉雅山的隆升过程还没有建立起来,详细给出珠峰地区海拔高度变化的过程,对于解决喜马拉雅山的构造演化过程和了解青藏高原环境气候的变化有着重要的意义。

处在极高山的珠峰地区多样而独特的自然条件、脆弱而敏感的环境使其成为研究全球变化条件下生态系统格局与过程变化以及地气系统水分与能量变化的理想场所,对其机制的探讨不仅能够深刻理解该地区独特地域单元对全球变化的响应,也是揭示人类活动与环境相互作用过程的重要途径。适逢珠穆朗玛峰登山科考30周年之际,2005年再次对珠穆朗玛峰地区开展以“珠穆朗玛峰地区对全球变化的响应”为主的科学考察。主要内容包括:大气、冰川、生态与环境以及地质等方面,将是对以往历次考察资料和成果的补充和升华,加深该地区对全球变化特殊响应的认识,并以点带面,提升我国对珠峰乃至整个青藏高原的科学研究水平。同时通过科普宣传,提升公众对科学研究尤其是对环境变化与环境保护等的认识和理解程度。