[科普中國]-林冠層

林冠層是指那些緊密分隔開的樹木和它們的樹枝的稠密的頂層。大氣降水進入森林生態(tài)系統(tǒng)后，首先和林冠層發(fā)生相互作用，然后以林內(nèi)雨的形式到達地表，在形成林內(nèi)雨過程中，林冠層不但吸附大氣降水中的有關(guān)物質(zhì)，而且向水中輸入枝葉分泌物等，林冠層和大氣降水的這種生物、物理、化學作用因林木冠層結(jié)構(gòu)復(fù)雜、葉片生理活動旺盛、面積大且相互重疊而顯得尤為重要，構(gòu)成森林生態(tài)系統(tǒng)對水質(zhì)的初步影響。1

作用數(shù)十億計的冠層葉子，就像微型的太陽面板一樣，通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)槿~片中化學能從而為森林提供能量來源。光合作用是這樣一個過程，在這個過程中，植物將大氣中的二氧化碳和水轉(zhuǎn)變成氧氣和單糖。由于冠層樹木光合作用速率很高，所以這些植物的果實、種子、花以及葉子的產(chǎn)量都較高，而這些正好用于支撐廣泛的動物多樣性。除了能夠吸引大量的野生動植物外，樹冠層在調(diào)節(jié)區(qū)域和全球氣候方面起著重要的作用，因為它是最重要的熱、水汽和大氣氣體的交換地.除了吸收太陽能和調(diào)節(jié)氣候外，樹冠層保護林下葉層免受強光、干風及大雨的影響，并且保持了下面森林的潮濕氣候。

因此，森林內(nèi)部比起冠層頂部較高部分來說更穩(wěn)定些。并且被外層保護著免受冠層極端條件(如溫度的變動、太陽輻射的破壞、強風)的影響。在較低的冠層中，陽光彌漫著，好像受到了什么限制；濕氣較重并且更始終如一;直接射進的陽光很少。

分層在雨林里，據(jù)估計有70-90%的生命生存在位于陰涼地面之上的樹中。一般的熱帶雨林垂直方向上至少分為5層:森林樹冠層，冠層，林下葉層，灌木層和地面表層。每層都有各自與眾不同的與周圍生態(tài)系統(tǒng)相互影響的動植物.。森林樹冠層指的是冠層外沿之上20-100高的樹冠。冠層是指那些緊密分隔開的樹木和它們的樹枝的稠密的頂層。而林下葉層指形成冠層下面斷折層的分隔更為廣泛的、較小的樹種和幼齡植株。灌木層的特征是它只是由生長在森林地面5-20英尺的灌木和幼齡樹木組成的。地面表層是由許多樹木、菌類植物真和低生長植物組成的森林地面表層。這些分層并不總是有著明顯的不同，它們也隨著森林的不同而變化，但它們可以作為一種了解森林營養(yǎng)性、機械性是它由位于樹冠層外沿之上的零散的超高樹組成。

水文效應(yīng)（1）天然林冠層對酸性降水有顯著的調(diào)節(jié)作用，可使其酸性降低并趨于中性，而起關(guān)鍵作用的是林木的葉。

（2）林冠層對降水中NO3-有一定的凈化作用。

（3）降水通過林冠層后，NH4+、K、PO43-、Na、Mg、Fe含量增加，其中K含量增加非常顯著；其次，林冠層還對NH4+、Na、Ca、Mg有調(diào)節(jié)作用。林內(nèi)雨中K、Na、Ca、Mg含量在林木落葉期較高。

（4）林冠層對Cd、Pb、Mn、Zn均有吸附作用，對Cd的吸附能力平均在0.8μg/L左右，其中對Pb、Zn吸附作用不但非常強，而且還有調(diào)節(jié)和穩(wěn)定作用。1

研究方法一些樹種有65米多高，在森林樹冠層的下面，冠層橫向擴展很大的距離，當從飛機上觀察它們的時候，看上去從不間斷的樣子。然而，不管樹枝有多重疊，冠層樹木之間很少連鎖甚至相互碰觸。相反地是它們之間都分隔有幾英尺的距離。這些樹的樹枝為什么相互不接觸這仍是個謎，但人們認為主要是它們在保護自己不受食樹毛蟲和一些如同葉枯萎病一樣的樹木疾病的侵害。為了活下來，生存者冠層中的生物一定要有通過爬行、跳躍、滑行或飛行來順利通過林間間隙的能力。

冠層以前很少為人們所了解，直到最近，科學家們發(fā)現(xiàn)了研究冠層的有效方法。然而即使用上現(xiàn)代的研究技術(shù)，冠層的許多物種、系統(tǒng)及關(guān)系對人們來說仍是神秘的，很多現(xiàn)象仍有待研究與發(fā)現(xiàn)早期對冠層的研究表現(xiàn)在方方面面，其中包括對樹木的砍伐、用鳥槍射擊樹枝、雇傭土著爬樹以及樹間架繩索用于爬行。婆羅洲的一位科學家甚至訓(xùn)練一只猴子爬樹去獲取寄生植物樣本.科學家們對這些采集到的成片的冠層進行了仔細的觀察，試圖一起解開有關(guān)冠層的謎底.這個過程是相當困難的，他們僅僅集裝了一輛沒有任何說明的汽車，帶有一個工具箱，任意的金屬薄板，還有一些堅果和螺栓，盡管這些東西可能會助他們一臂之力。

在20世紀70年代，科學家們開始運用攀山技術(shù)和繩索進入冠層進行長期的監(jiān)測。這種方法比起以前的任何方法都要成功的多，但觀測的范圍被限制在一個小的區(qū)域。另外，繩索攀爬很危險，費用也很大并且已經(jīng)僅限于用于生態(tài)旅游方面。

今天，人們已經(jīng)策劃出了冠層勘探的詳細方法，其中的一些方法明顯比其他的更實際、更成功.在1990年，一個氣球組成的木排放在了位于西非和法屬圭亞那的冠層的上面.科學家能從上面進入冠層并且可以坐在木排上觀測. 然而這種方法費用太大并且有可能對森林有破壞作用。另一種技術(shù)，就是利用 工程吊車, 它是由位于巴拿馬的史密松寧熱帶研究所雇用(或者見全球林冠項目).在一些雨林中，冠層走道即可作為一種研究工具又是吸引游客的一種方式，因此它越來越流行.其他一些用于冠層勘探的方法包括使用ultra-lite飛機，充氣汽艇，有軌電車及遙控滑輪系統(tǒng)等.通常這些項目可以給他們帶來來此體驗走道的游客數(shù)目的增多，但使用過多，危險總是存在。

即使用上現(xiàn)代的研究技術(shù)， 冠層的大多數(shù)的生物機制，尤其是不同生物間的授粉作用及相互關(guān)系，仍不為所知。因此將來森林的研究最大可能仍集中在冠層的研究上。對冠層的研究是了解雨林的關(guān)鍵所在:作為世界上一半陸棲物種的棲息之地，雨林是地球上最具豐富多樣性的生態(tài)系統(tǒng).然而，當在森林閑逛時，人們并體驗不到明顯的生物多樣性，一個簡單的原因就是雨林中大部分活動性發(fā)生在冠層，就是樹枝重疊離面有60-120英尺高的那一林層.在這里，大量的生態(tài)位為動植物創(chuàng)造了生存的機會，這些動植物中包括那些一般被認為是地表棲息的物種，比如蟹類、袋鼠甚至蚯蚓。1

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

胡芳碧 - 副教授 - 西南大學