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1、GLORIAGLORIA*野外工作手册 野外工作手册 多峰调查法 多峰调查法 *全球高山生态环境观测研究计划（全球高山生态环境观测研究计划（GLORIA）全球陆地观测系统（全球陆地观测系统（GTOS）的一个重要部分）的一个重要部分 编者编者:Harald PAULI,Michael GOTTFRIED,Daniela HOHENWALLNER,Karl REITER&Georg GRABHERR 地址地址：GLORIA Co ordination Institute of Ecology and Conservation Biology University of Vienna Departm
2、ent of Conservation Biology,Vegetation and Landscape Ecology Althanstrasse 14,A-1090 Vienna,Austria,www.gloria.ac.at 参与参与 GLORIA 欧洲项目野外工作及数据提供人员：欧洲项目野外工作及数据提供人员：Maia AKHALKATSI(Tbilisi,Georgia),Peter BARANCOK(Bratislava,Slovakia),Neil BAYFIELD(Banchory,Scotland/UK),Jose-Luis BENITO(Jaca,Spain),Luigi
3、 BERTIN(Pavia,Italy),Jean-Luc BOREL(Grenoble,France),Gheorghe COLDEA(Cluj-Napoca,Romania),Emmanuel CORCKET(Grenoble,France),Brigitta ERSCHBAMER(Innsbruck,Austria),Maired GABBETT(Stirling,Scotland/UK),Dany GHOSN(Chania,Crete/Greece),Matteo GUALMINI(Parma,Italy),Jarle I.HOLTEN(Trondheim,Norway),Robert
4、 KANKA(Bratislava,Slovakia),George KAZAKIS(Chania,Crete/Greece),Jozef KOLLAR(Bratislava,Slovakia),Per LARSSON(Arvika,Sweden),Karin LINDBLAD(Gteborg,Sweden),Martin MALLAUN(Innsbruck,Austria),Geraldine MCGOWAN(Banchory,Scotland/UK),Abderrahmane MERZOUKI(Granada,Spain),Ottar MICHELSEN(Trondheim,Norway)
5、,Pavel MOISEEV(Ekaterinburg,Russia),Ulf MOLAU(Gteborg,Sweden),Joaqun MOLERO MESA(Granada,Spain),Laszlo NAGY(Sterling,Scotland),George NAKHUTSRISHVILI(Tbilisi,Georgia),Jlius OSZLNYI(Bratislava,Slovakia),Abdaladze OTARI(Tbilisi,Georgia),Vasilios PAPANASTASIS(Thessalonki,Greece),Giovanni PELINO(Sulmona
6、,Italy),Miha PUSCAS(Cluj-Napoca),Luca RIGGIO(Roma,Italy),Graziano ROSSI(Pavia,Italy),Stepan SHIYATOV(Ekaterinburg,Russia),Angela STANISCI(Roma,Italy),Jean-Paul THEURILLAT(Champex,Switzerland),Marcello TOMASELLI(Parma,Italy),Peter UNTERLUGGAUER(Innsbruck,Austria),Luis VILLAR(Jaca,Spain),Pascal VITTOZ
7、(Lausanne,Switzerland),Mathias VUST(Lausanne,Switzerland).GLORIA 计划欧洲项目有关决策及公众事务协调人员计划欧洲项目有关决策及公众事务协调人员：Harald BUGMANN(Zurich,Switzerland),Andreas GOETZ(Schaan,Liechtenstein),Elke HAUBNER(Schaan,Liechtenstein),Stefan MOIDL(Wien,Austria),Martin PRICE(Perth,Scotland/UK),Mel REASONER(Bern,Switzerland),
8、Laure SOUBRIER(Chambry,France).参与本手册讨论人员参与本手册讨论人员：William BOWMAN(Boulder,Colorado/USA),Martin CAMENISCH(Chur,Switzerland),Katharine J.M.DICKINSON(Otago,New Zealand),Daniel B.FAGRE(West Glacier,Montana/USA),Thomas FICKERT(Erlangen,Germany),Ken GREEN(Jindabyne,Australia),Friederike GRNINGER(Erlangen,G
9、ermany),Stephan HALLOY(Mosgiel,New Zealand),Michael HOSCHITZ(Wien,Austria),Mary T.KALIN ARROYO(Santiago,Chile),Rdiger KAUFMANN(Innsbruck,Austria),James B.KIRKPATRICK(Hobart,Tasmania/Australia),Christian KRNER(Basel,Switzerland),Alan MARK(Otago,New Zealand),Dave J.MCDONALD(Claremont,South Africa),Bru
10、no MESSERLI(Bern,Switzerland),Andrea MOCHET(Aosta,Italy),John MORGAN(Bundoora,Victoria/Australia),Ken SATO(Sapporo,Japan),Thomas SCHEURER(Bern,Switzerland),Michael RICHTER(Erlangen,Germany),Solveig TOSI(Pavia,Italy),Karsten WESCHE(Marburg,Germany),ZHANG Yili(Beijing,China).GLORIA Field Manual The Mu
11、lti-Summit approach 序序“全球高山生态环境观测研究计划”（Global Observation Research Initiative in Alpine Environments,GLORIA）是针对气候变化对山地生态环境影响的监测评估问题而建立的一个国际性的研究网络。为使来自不同地区的观测数据能够相互比较，就需要建立一种标准化的取样和分析方法。本手册所描述的是 GLORIA 计划所采用的“多峰调查法（Multi-Summit approach）”。本手册是 GLORIA 多峰调查法野外手册的第 4 版，同时也是最终版本。主要介绍目标区域山峰生物区系和气候变化的监测方法。
12、本手册主要是对多峰调查法的实际操作技术进行描述，其内容未包括对研究结果的分析，以及如何将研究结果向科学界和公众报道。本手册的第一到第六章，简要介绍了有关国际高山生物区系观测网络的一些基本原理。第七章将重点介绍该研究网络中山脉和监测点的选择标准。第八章将分节描述标准化的监测方案设计和和监测方法，包括野外操作步骤。工作步骤依字母顺序（a 到 v）排列，在正文中用灰色的下划线标记。第九章介绍数据的输入和数据库管理的基本方法。文本框中的内容是对特定方法或步骤所进行的补充说明。本手册所用相关术语的含义在术语表中有描述。本手册的第三版曾于 20012002 年夏季首次用于 GLORIA 计划欧洲项目的野外
13、研究工作。当时共选择了 18 个目标区，成功建立了 72 个顶峰监测点。这是 GLORIA 计划欧洲项目在“欧盟第 5 次研究与技术开发和示范框架项目（5th RTD Framework Programme）”下的第一次大规模应用。此外，在瑞士、意大利、新西兰岛和秘鲁等地也采用多峰调查法建立了监测研究点。在澳大利亚和美国落基山，也有研究人员正在进行有关的野外工作。本手册（最终版）是在 2002 年 10 月在奥地利 Tulbinger Kogel 召开的 GLORIA 研讨会上经过充分讨论后写作完成的。有 40 名参与了 GLORIA 欧洲项目的来自欧洲和海外的科学家参加了这个研讨会，交流了
14、GLORIA 的多峰调查法的野外应用经验。尽管第四版对前面的版本进行了修改，但已有的数据集，包括根据第三版的方法获取的野外数据，与根据本手册在将来所获取的数据完全兼容。本手册与前面版本相比，主要的修改是：原来的第六和第七章合并为第七章，主要介绍监测点的选择。对小节8.4.2 的内容进行了彻底的修改，对附件 II 的采样表进行了相应的修改，新增了两个表格。附件 III 的内容替换为关于图片文件的编号信息。将来有关GLORIA多峰调查法的应用，都将按照第四版进行。欢迎对本手册提出意见。在开始野外工作之前，请先浏览GLORIA的的网站：www.gloria.ac.at。再次感谢对GLORIA的多峰调
15、查法的建立做出贡献的所有人员。GLORIA 计划协调办公室，维也纳，2003 年 6 月。2 GLORIA Field Manual The Multi-Summit approach 1.引言引言 “全球高山生态环境观测研究计划”（Global Observation Research Initiative in Alpine Environments,GLORIA）的目的在于，建立一个用于对比研究气候变化对高山生物多样性影响的国际性长期观测网络(GRABHERR et al.2000a,PAULI et al.2003)。根据 IPCC(McCarthy et al.2001)的估计，地球
16、生物圈目前正经受，并将继续经受快速的气候变迁。大量证据显示，人类活动对全球气候产生了一定的影响(Houghton et al.2001)。预测表明，大气温度在1990-2100 年期间将上升 1.4 到 5.8 K(Houghton et al.2001)，这种变化可能会强烈地改变现存的生物圈格局。虽然所有生态系统都受到了气候变化的影响，但高山生命带生态系统（即树线以上的高山环境）对气温的升高更加敏感，因为它们是由低温条件形成的。高山气候正在变暖已经被长期的研究记录所证实(Haeberli et al.1996;Price&Barry 1997)。气候变化会影响生物多样性（如永冻带格局和干扰动
17、态的变化），并可能导致物种的灭绝。只有进行长期的野外原地监测才能了解这种物种灭绝的情况有多严峻。与气象学和冰川学相比，目前针对气候变化影响高山生态系统的问题，还几乎没有长期的观测研究。仅有的几次记录是可追溯到 19 世纪的关于欧洲阿尔卑斯山脉顶峰生境的一些材料。重新调查这些有历史记录的顶峰发现，维管植物分布的海拔高度比以前更高(Grabherr et al.1994,2001)。因此可以推测由于气候变暖，植物分布向上推移是早就在进行的过程。近年来的大量整合分析和文献研究都充分证明，气候变化对从低温陆地生态系统到热带海洋生态系统都产生了重要的生态影响(Walther et al.2002,Par
18、mesan&Yohe 2003,Root et al.2003)。GLORIA 的主要任务，就是要在地球上所有主要山地系统采用标准化监测方案来建立一个国际性的长期观测研究网络。GLORIA 与国际上的研究需求相一致，如 IGBP 的山地研究计划（Mountain Research Initiative，MRI)(Becker&Bugmann 1997,1999)和全球陆地观测系统（Global Terrestrial Observation System,GTOS）等。GLORIA 正在与 DIVERSITAS 计划的国际山地生物多样性评估(Global Mountain Biodiversi
19、ty Assessment(GMBA)项目密切合作(Krner&Spehn 1999)。GLORIA 主要关注的是高山生命带（或称高山地带）。高山生命带是指低温树线以上的地带，包括树线交错带、高山带和积雪带。高山生命带是唯一的一类在全球范围内均有分布的陆地生物地理单元(Krner 1999)。在许多国家，人为干扰对高山植被的影响比低海拔地方的小或没有，因而为我们提供了一个可以进行气候变化效应比较监测的机会。本手册主要介绍 GLORIA 计划中的标准野外监测方法，可用于全世界高山环境（包括从极地到热带）的相关研究。在欧盟 GLORIA 计划欧洲项目框架下，运用这种方法已在 18 个山区建立了监测
20、点，这些监测点分布在整个欧洲大陆。2.计划与目标计划与目标 GLORIA 多峰调查法的目的是通过建立长期的观测网络，获取全球高山生物多样性和植被格局的标准化数据，从而评估气候变化下高山生态系统的生物多样性丧失及其脆弱性。实施种级水平上的原位观测很重要，因为植物群落并不是以一个整体来响应气候变暖，不同的植物对气候变化的反应各不相同(Ammann 1995,Grabherr et al.1995,Gottfried et al.1998)。对一个物种来说太热的温度，可能对其它物种则较适合，或者，某个物种靠迁移来适应气候变化，而另外的物种由于 3 GLORIA Field Manual The Mu
21、lti-Summit approach 气候变化导致其迁移的能力受限。因此，由气候变暖驱动的物种迁移，可导致在当前的地方和新的地方形成新的物种组合。这种物种的差异性迁移可导致现有生态系统中物种之间连接的中断(Root et al.2003)，并伴随着严重的生物多样性丢失和生态系统功能改变。Krner(2002)曾经指出，系统中物种丰富的优点之一就是可避免系统崩溃。完整的植被结构有利于维护生态系统的安全，尤其在山地环境中，只有当其植被维持其完整性和稳定性的情况下，坡面才能是稳定而安全的。生态系统中物种的功能冗余可能在很长的一段时间内都没有什么重要作用，但如果非生物限制因素发生剧烈变化，这些冗余物
22、种就可能变成重要的“生命保存者”，并以此支撑脆弱山地生态系统的功能。据此，GLORIA 多峰调查法的基本目标是：（a）提供世界范围内山地系统关于海拔梯度上物种丰富度、物种组成、植被盖度，土壤温度以及雪被周期等的标准化和量化数据。（b）通过比较现有物种、植被和环境因子在垂直和水平梯度上（生物地理）的分布格局，评估气候变化对生物多样性丧失带来的潜在风险。（c）为物种和植被的长期监测和观察提供本底，以探测气候变化引起的植被盖度、物种组成变化和物种迁移（监测的间隔期为 510 年或更长的时间）。（d）量化生物多样性和植被格局的时间变化，为生物多样性丧失风险和生态系统不稳定的风险提供重要的数据支撑。3.
23、GLORIA 计划的作用计划的作用 GLORIA 的任务是建立和维持一个有效而适用于全球的网络，对气候变化条件下的陆生物种群落进行原位监测。高山生态系统从如下几个方面满足了该网络的要求，（1）存在于所有的大陆及所有主要的生命带中；（2）对气候变化敏感；（3）具有全球可比性。GLORIA 利用敏感性高山生物的指示作用，研究气候变化的生态学效应。要有效地利用这些指示生物，必须依靠实地观察，而不能用空中观测取代。为有效地建立大尺度下的监测网络，在设计多峰调查法时需要充分考虑其可比性、简单性和经济性。这种方法不需要很多的仪器设备，成本也比较低，所需要的野外工作时间也比较短，即使在野外考察时也具有较高的
24、可行性。因此，在基本方法中将不包括田间试验、大范围的物候观察以及高成本的采样程序等。尽管从统计学的角度看，需要进行随机取样并进行多次重复，但在高山环境中多数情况下是不可行的。从长远来看以及作为本方法的补充，在 GLORIA 的主要监测点也可以采用其它的一些工作方法，如单峰调查法(Pauli et al.1999)和其试验设计（见文本框 3.1）。多峰调查法主要针对生物多样性和植被格局。物种丰富度的变化可能在 5 到 20 年的时间尺度上检测到，但植被覆被和结构变化却需要更长的时间（如 20 年到 50 年，或者更长的时间）才能清楚地展现出来。4 GLORIA Field Manual The
25、Multi-Summit approach GLORIA的多峰调查法的一个优点是沿主要气候梯度在垂直和生物地理两个维度上设置大量的参考监测点。建立这样一个多点网络需要全世界参与的生态学家的共同努力，并完全取决于相关的研究人员是否具备为远期项目打下基础的意愿，因为研究的结果是为下一代人所用。项目的进行需要主动的长期观测网络，同样也依赖于有效的协调，依赖于与政府、政府间机构以及非政府组织之间的紧密合作，依赖于对外界的透明度。文本框文本框 3.1 GLORIA 主要监测点及附加监测指标：主要监测点及附加监测指标：在主监测点将开展未包括在多峰调查法中的科学研究，这些研究将有助于对多峰调查的结果进行科学
26、解释。主监测点根据现有的科研能力和基础设施情况来确定。在主监测点内的研究活动包括更为广泛的监测（除维管植物外，还可增加其它指示作用性强的生物类群的调查，如苔藓、地衣、一些特定节肢动物类群、线虫等）、实验和建模研究。专题研究，如初级生产力、土壤微生物活性、植物物候和生长参数、植物繁殖、放牧的影响、降水格局、永冻带格局和氮沉降等有助于阐明生物多样性和植被格局变化。GLORIA 也希望提供科学框架并鼓励研究人员来建立像这样的高山主监测点。在多峰调查法中也可以选择运用一些其它的指示物种，如鉴定到种的苔藓、地衣或者线虫。这些选择性调查指标在本手册中不做详细介绍，但准备在GLORIA的网站:www.glo
27、ria.ac.at中进行介绍。有关隐花植物的内容见文本框 8.6。4.为什么要关注高山环境为什么要关注高山环境 高山的定义是：超过高海拔和低温所决定的树线（或其替代植被）的山体。一般情况下，高山景观主要由冰川塑造形成（冰川作用至少在更新世出现），而严寒是影响成土过程和土壤结构的重要因素(TROLL 1966)。高山生命带或高山生物群系（或其地方变异、如地中海地区高山、非洲高山，安第斯高原，安第斯山脉、帕拉美和普纳高原等）特别适合于进行大尺度的网络研究，以确定象气候变化效应这样的全球化过程，因为：?高山生物群系在所有纬度带均有分布，在所有的生命带或地带生物群系中都可找到(Walter 1985)
28、。因此它是能够沿着所有基本气候梯度（海拔、经度和纬度）对气候引发的各种变化进行比较的唯一陆生生物群系。?由于因热量条件决定的生命带在山地被高度压缩，山区常常具有剧烈的生态梯度变化。因而山地是生物多样性富集的地区(Barthlott et al.1996)，且通常有较高物种特有性(e.g.Quzel 1953;Hedberg 1969;Pawowski 1970;Grabherr et al.2000b)。由气候变化引起的的物种丧失的可能性也比较高。?生态交错带较窄是山地系统的一个关键特征，使边界偏移容易识别。?至少在高海拔区，高山生态系统相对简单。高山生态系统受非生物的、与气候有关的因素主导生
29、物因子的重要性(如竞争)随着海拔升高而减弱。因而受低温限制的高山植物被认为对气候变化有高度的敏感性。与低海拔地带生态系统相比，气候变化对高海拔地带的影响可能更为明显(KRNER 1994)。?高山环境常常包含了许多自然的生境，其生态系统未受直接的人为干扰。在许多国家，它是自然程度最高的生物群系区，因而可以在没有或只有少量人类土地利用叠加影响的条件下进行气候变化效应的研究。5 GLORIA Field Manual The Multi-Summit approach?大多数高山植物是多年生物种，对气候的瞬间波动可能几乎没有反应。然而气候的持续改变可能会引起的植物分布的变化，甚至威胁它们的长期生存
30、。因此高山植物特别适合监测气候变化的影响。?由于多年生植物占优势，植被调查不需在一个季节内重复进行，因为所有的或几乎所有物种都可在一个生长季节全部观察到。然而，应该注意，这一点并不是针对所有的山脉（如赤道地区，许多物种可全年观察到，但也有一些物种可能会在一年的某个时候消失）。5.研究的问题研究的问题 有两类研究问题：I 海拔梯度上山地生物区系的当前分布格局：海拔梯度上山地生物区系的当前分布格局：(I-1)不同山区不同海拔梯度上物种丰富度、多度、植被盖度的格局是什么（以及与已知物种的地理分布的关系）？(I-2)这些格局与环境梯度是如何关联的？(I-3)在不同山区气候变化对高山生物区系的最可能的直
31、接和间接影响是什么？(I-4)由于如下原因，不同的物种、种群、生活型或功能群等面临的风险是什么？?环境限制的改变（例如雪被方式的变化、可用水的变化）；?生境稳定性的改变（例如侵蚀动力学）；?竞争压力的改变（如物种从低处向高处的迁移，或某些物种在现有垂直分布范围内的多度变化）。(I-5)采取什么样的措施缓解气候变化导致的生物多样性丧失？II 格局的时间变化格局的时间变化:(II-1)研究点内物种丰富度是否发生了变化？(II-2)植被盖度和结构是否发生了改变？(II-3)物种多度、盖度和物种组成是否发生了变化？(II-4)如果发生了变化，是否存在一个与海拔、纬度、经度相关联的（总）格局？(II-5
32、)所观察到的植被格局的变化能与所观测到的气候变化联系起来？(II-6)是否存在能指示气候变化对物种、种群、生活型、功能组产生威胁的信号？这些确定的信号是否与问题(I-4)所做的风险评估结果一致？(II-7)是否急需采取相应的管理措施来减轻由于气候变化导致的对生物多样性的威胁？如果是，应如何以可持续的方式来实施这些措施？6.为什么以顶峰作为参照单位？为什么以顶峰作为参照单位？山体的顶部具有特殊的地形地貌、空间位置、气候条件、水文特征以及特殊的植被类型，因此顶峰显然是一类特殊的生境。而且，顶峰仅是整个高山生命区的一小部分。初看起来，选择顶峰进行大尺度下的比较研究有许多缺点。然而，也有一些有利的论据
33、说明为什么顶峰生境尤其适合作为参照单元进行大尺度气候变化效应研究（注意：顶峰这个词不仅仅指山的顶点，它是从顶点向下到注意：顶峰这个词不仅仅指山的顶点，它是从顶点向下到 10 米等高线的山顶地段米等高线的山顶地段）。这些论据包括：6 GLORIA Field Manual The Multi-Summit approach?顶峰是一个有明确界限的地形学单位，能够提供可供比较的环境条件；它在一个很小的地段内包含了各种朝向的生境（东、南、西、北向）。?周围地形对顶峰通常不存在遮蔽影响。因此，顶峰的气候条件主要是由所处海拔决定。在其它地形地貌中找到这样的地形单元是很难或者不可能的，在其它地方，太阳照射
34、的日变化和季节性变化在很大程度上取决于周围地形的遮蔽情况。?顶峰的植物区系没有更高海拔地段植物区系入侵的影响，因而顶峰的植物物种组成代表了相应海拔高度上的情况。在山腰上要找到这种样地则很困难，尤其在靠近水道的地方，受干扰时物种可能会从更高海拔地段迁移下来。?顶峰通常具有多样化的生境，例如与地形位置相关的各种植物群落，多种多样的生态位导致较高的物种丰富度。在生境或植被类型之间存在的狭窄过渡区可快速识别气候造成的边界改变。?反过来，顶峰对竞争力较弱的喜寒物种由于缺乏其它方向的逃逸路线时而只有向上迁移时，将起到物种“陷阱”的作用。这种情况发生在拥有较高比例仅出现在高海拔地段的特有物种的孤立山体时显得
35、尤为显著（Grabherr et al.1995;Theurillat 1995;Pauli et al.2003).。?顶峰不容易受到诸如碎石滑落或雪崩那样严重干扰的影响，因而有利于进行长期的观测。?顶峰是十分明显的地标，很容易在重新调查时找到。由于以上原因，可以认为山峰是沿气候梯度进行生态系统比较研究的最合适地方。然而，在选择监测点时，还必须考虑以下标准：a)目标区域包含有一组海拔梯度不同的顶峰（见 7.1 和 7.2 章）。b)顶峰有足够的空间面积，以避免出现的不利影响（见 7.2 章）。.GLORIA 监测点的选择监测点的选择.1 目标区域目标区域 至少要包括四个山峰，这些山 7 7
36、GLORIA 目标区域峰组成一个从自然的树线过渡带(如果有的话)一直到（维管束）植物生存上限的海拔梯度，如果在这一区域没有那样高的海拔，就到该区域植物生存的最高处（见图 7.1）；目标区域就是目标区域就是 7 GLORIA Field Manual The Multi-Summit approach 指这四座山峰所在的山地区域（见图 7.2 中的例子）。目标区域目标区域的所有山峰必须有相同的局部气候，它们在气候上的差异应仅由海拔不同所造成。目标区内的四座山峰的位置不能跨越大的气候分界线。例如，处于山地迎风坡的山峰与处于背风坡的山峰不是同一个目标区域（见图 7.3），山地系统外部较湿润的地方和山
37、地系统内部较干燥的地方也不属于同一个目标区域。在（较大的）山地系统中，气候差异可能比较大，建议选择两个或更多个目标区域。如果在水平方向上的气候没有本质的差异，那么目标区的面积就没有限制。为了便于调查研究，目标区域要尽可能的小，但是又要满足山峰选择的要求（见下一节7.2）。图 7.1图 7.1 不同海拔高度的四座山峰代表一个目标区域（与 Box7.1 比较）。白线分别表示的是从山顶向下 5米和 10 米的等高线边界。7.2 山峰的选择山峰的选择 确定GLORIA目标区域的首要任务就是选择一组合适的山峰。这些山峰必须满足以下几个条件：（1）（1）代表该山地区域海拔梯度上的植被格局特征（见 7.2.
38、1）；（2）（2）符合监测的标准（见 7.2.2）。本手册附件是一个目标区域调查样表（表 A.0表 A.0）。这个表格提供关于目标区和所选山峰的一些普通信息。目标区和山峰是以 7.2.1 和 7.2.2 节中的指南和定义为基础选定的。这些信息包括垂直植被带或主要的生态过渡带、基岩、人类土地利用和山峰选择标准的指示和描述（见 7.2.2 和附件中的表 A.1.2表 A.1.2）。8 GLORIA Field Manual The Multi-Summit approach 图 7.2 图 7.2 目标区的例子：位于西班牙 Sierra Nevada 用于研究的不同海拔高度的山峰 图 7.3 图
39、7.3 目标区域的选择。目标区域不应跨越主要的区域气候分水岭 9 GLORIA Field Manual The Multi-Summit approach 7.2.1 海拔梯度海拔梯度 四座山峰的理想位置是在植被垂直带间的过渡带位置植被垂直带间的过渡带位置上，因为气候引发的变化最可能首先在这些过渡带上显现出来。比如，可这样的安排：山峰 1 在树线过渡带，山峰 2 在下高山区和上高山区之间，山峰 3 在上高山区向终年积雪区之间，山峰 4 在靠近维管植物生存的上限区；有关植被带的定义见文本框 7.1见文本框 7.1。但是，以上理想的情况几乎不会出现，因为通常找不到植被带之间明显的界限。另一方面，
40、顶峰本身也带有过渡带的性质，例如，顶峰从北坡到南坡的梯度变化。因此，山峰的选择重点可能不是煞费苦心地去寻找过渡带的位置，而应该是寻找能够代表植被格局海拔梯度变化的一系列山峰代表植被格局海拔梯度变化的一系列山峰，而且这些山峰具有各自的山地特征具有各自的山地特征。但是，那些没有明显植被垂直分异的山地也不应该被排除在外。特别是当一个山地系统仅有一小部分属于高山生命带时，高山生物区系被限制在一小块地方。这种生物区系尤其易受气候变化的威胁。这种情况下，用于研究的山峰应该设置在相等海拔间隔上设置在相等海拔间隔上。每个目标区通常包括四座山峰四座山峰。有时，某个目标区域可能只包含三座山峰；例如只找到三个合适的
41、山峰（见 7.2.2 下面），但是却找不到第四个合适的山峰。在这种情况下，由于三个山峰是组成一个海拔梯度的最少数量，因此三座山峰是三座山峰是GLORIA 目标区域研究的最低要求最低要求。由上面的分析可以看出，任何一个包括了高山生命带的山地都可以作为 GLORIA 目标区域。但是，为了进行标准化的观察并有效的监测气候对高山生物区系的影响（见 7.2.2），作为监测点的山峰必须满足 GLORIA 的几个标准。不是所有的山地区域都能满足这些标准，因此如果一个区域没有合适的山峰，那么最好转向其它区域，重新选择目标区。文本框 7.1：高山区植被带 文本框 7.1：高山区植被带 GLORIA 目标区特指由
42、低温决定的树线生态交错带以上的区域，该区域与高山生命带相吻合。下面是一些相关术语的定义（Koerner 1999,Grabherr et al.2003）及在本研究中的需要注意的问题。森林线森林线（或林线），指树线生态交错带的下部界限，是郁闭（山地）森林消失处的高度界线。树线，树线，指高度超过三米的乔木消失处形成的界线。树种线，树种线，指所有树木成熟个体分布的上限，成熟个体包括匍匐的和低矮的个体。树线生态交错带，树线生态交错带，指林线和树种线之间的过渡地带。高山生命带，高山生命带，指树线生态交错带以上的区域。高山带，高山带，指树线和郁闭植被（植被是景观及其外貌的一个显著部分）上限之间的地带。一
43、些山地的高山区可以进一步划分为下高山区下高山区（矮灌丛群落是植被斑块的显著部分）和上高山区上高山区（草地、草原和草甸是植被斑块的显著部分）。积雪带，积雪带，指高山区以上的开阔植被区，在这里植被不是景观组成的显著部分。高山-积雪带过渡带高山-积雪带过渡带（或亚积雪带亚积雪带）是指高山带和积雪带之间的过渡地带，一般与永冻带一致。关于树线生态交错带关于树线生态交错带：在样地的设置中，目标区的最低山峰不应是乔木树种或高灌木占优势。10 GLORIA Field Manual The Multi-Summit approach 例如，当有乔木或灌木存在时，采用 1m1m 样方进行频度计数就不合适（比较
44、8.4.1.2）。因为这种方法是专为高山低矮植被设计的。这样，在最低的山峰上，应该选择靠近树线过渡带上限的地点，在那里乔木和灌木都很稀疏。而且，如果由于人为干扰导致树线明显的降低，样地应该设在潜在的树线过渡带内，而不是现存的树线过渡带内。在没有树线或者树线被人类土地利用所替代的山地系统中，高山生命带是指景观中主要由于冰川（至少在更新世存在）作用而形成，并且霜冻对成土作用和基质结构有重要作用（Troll 1966）的那部分景观单元。7.2.2 选择选择 GLORIA 山峰的标准山峰的标准 本文所指的“山峰”不仅包括山的最高峰，而且也包括山脊上任何高出周围 20 米的峰丘高出周围 20 米的峰丘。
45、下文给出了本研究中选择“山峰”的六个标准六个标准。在图 7.4 中，这六个标准分别列在六行中，相应的三个评价分类示于列中。这六个标准不存在哪个优先的问题所选择的山峰必须满足所有这六个标准。前两个标准，即“火山作用”和“气候的一致性”可以在出野外以前通过查阅地图、参考文献进行。但是建议对“气候一致性”作进一步详细的评判。其它四个标准也可以在室内先进行初步评估，但必须在进行实地调查后才能给出最后的评判。其中的“地貌和山峰形状”主要关注的是建立标准化的观测点所需要的地形条件；“栖息地状态”，“基岩质地”和“土地利用及土地利用历史”关注的是气候以外其它因素的影响，这些因素可能使得对气候引发的海拔梯度变
46、化的监测产生影响（又见 7.2.2.1）。评价意见分为“推荐”，“不推荐”和“不可选”三类。与图 7.4 内容一致，但以表格的形式列出的山峰选择表山峰选择表见附件表 A.1.2表 A.1.2。所有GLORIA山峰的选择都必须以该表为准。怎样评价一个山峰：怎样评价一个山峰：对于所选择的山峰，应根据上述六个标准进行逐一评判（图 7.4）。在附表 A.1.2附表 A.1.2 中标记每个评价标准的检验栏。下面是一个评价的例子：（1）如果一座山峰满足了所有评价标准栏“推荐推荐”，就可以作为GLORIA山峰。（2）如果一座山峰在评价标准中仅有一项是“不推荐不推荐”，那么应该另选一座山峰。如果没有其它山峰可
47、替换，那么这座山峰也可以用。在这种情况下，应在目标区域调查样方表（见附件表A.0表A.0）中对该标准进行必要的注释。（3）如果一座山峰在评价标准中有两个或更多两个或更多个“不推荐不推荐”，这座山峰是不合适的。必须必须选择另一座山峰替代它。如果没有，就应该转向其它地区寻找合适的目标区域。（4）当一座山峰有一个或多个一个或多个“不可选不可选”时，这座山峰是不合适的，必须必须选择替代的山峰。如果没有，就应该转向其它地区寻找合适的目标区域。11 GLORIA Field Manual The Multi-Summit approach 图 7.4图 7.4 山峰选择标准示意图 12 GLORIA Fi
48、eld Manual The Multi-Summit approach 7.2.3 选择山峰应注意的问题选择山峰应注意的问题 人类干扰压力 人类干扰压力 GLORIA 的目的是监测气候变化的影响。所以，选择的山峰不能是那些受到高强度的人类土地利用影响的山峰。像放牧（动物的践踏、取食和施肥作用）和人类登山活动等都可能导致物种组成和植被格局的明显变化。这些因素导致的变化可能掩盖气候造成的变化。图 7.5图 7.5 避免人类的影响：经常有游客或者重度放牧（包括牲畜和野生的有蹄类动物）的地方是不适合 世界上很多地方的高山生态系统都受到人类活动的直接影响尤其是受到家养牲畜的影响（例如，Bock et
49、al.1995;Molinllo&Monasterio 1997;Adler&Morales 1999;Bridle&Kirkpatrick 1999）。在这些地方，应该选择影响最小的地方。最好是在国家公园或者自然保护区内，因为这些地方的人类干扰在未来一段时间内都是比较低的（见 8.4.1.2 中的文本框 8.8）。山峰的地貌 山峰的地貌 山峰在地形外貌上应属“中等程度”（见术语表“适度坡度的山峰”中的定义）。非常陡峭或坡度平缓的台地山峰，均不适合进行本研究。而且，特别陡峭的山峰通常只有很少的微生境适合植物定居，对观测植被变化没有多大用处（见图 7.6；山峰选择的例子见图 7.2）。坡度平缓的
50、山峰或平坦台地山峰在一些地方非常常见（例如安第斯山脉的一些地方、青藏高原，以及极地、亚极地的一些地区），可能很难找到“适度坡度的山峰”。在这种情况下，需要进行一些方法的修改，可以参考文本框 8.4（8.3.2 小节中）中的描述。GLORIA山峰不一定是山脉的最高峰。用于研究的山峰可以是任何独立的、有适当坡度又容易识别的山峰。一般来说，它必须高出周围 20 米。还应该注意，山脉的最高峰常常是登山者攀爬的目标。山峰的基岩 山峰的基岩 目标区内所有山峰都应有相似的基岩。性质上反差很大的基岩，比如，石灰岩和硅酸岩，尤其应该避免。因为物种丰富度和物种组成受深受基质性质的影响。而且，有活火山活动的地区应该