
30年前,聖海倫斯山的災難性爆發摧毀了周圍的景觀,熱氣和碎屑殺死了無數動物,破壞或破壞了大片森林。但是生活並沒有完全結束。生態反彈的原因之一是一些令人驚訝的因素,包括噴發的清晨時間,那年春天到來的事實,以及一旦恢復恢復,昆蟲能夠降落在降落傘的能力。
1980年5月18日,在火山噴發中,一些物種設法在火山噴發中生存。另一些物種在破壞的邊緣被刮擦並從字面上爬回。他們一起播下了今天捲土重來的種子,該捲土重來的發展,今天開始並繼續。
生態學家從一開始就一直在觀察這一過程,並指出該地區從該地區消滅了哪些物種,並且仍然有幾個代表。返回該地區和何時;以及第一個看到重新生長的景觀中哪些部分。
恢復聖海倫斯山Wash Amboy的Pacific Northwest Research Station的研究生態學家Charlie Crisafulli說,地區是一個“出色的生活實驗室”,可調查生態系統和物種如何應對並從重大干擾中康復。
這個自然的實驗給科學家帶來了很多驚喜,並揭示了一些重要因素,這些因素影響了生態系統如何從這種情況中恢復過來廣泛的破壞他們用來研究受火山噴發影響的其他地區。
火山景觀
影響火山周圍不同地區恢復的一個關鍵因素是它們受到爆炸影響的多種方式:
- 最近的火山,爆炸完全倒下了樹,該區域稱為燒結區,覆蓋了約143平方英里(370平方公里)。排氣區也被不同深度的灰燼覆蓋。沿著該區域的邊緣,樹木仍然站立,但被爆炸橫向沖向的熱火山氣體和岩石碎片燒傷和殺死。燒焦區覆蓋了約42平方英里(109平方公里)。
- 火山碎屑流以高達125 mph(200 kph)的速度從火山的口中爆發出來,並達到高達1,200華氏度(650攝氏度)的溫度。它在火山北部創建了一個約6平方英里(15.5平方公里)的浮石岩石。在這個貧瘠的區域,浮石的厚度高達131英尺(40米),沒有前森林的殘餘物。
- 泥流(也稱為拉哈爾人)搜尋並掩埋了許多景觀,殺死了大部分植物和野生動植物,儘管有些人沿著這些流的邊緣倖存下來。
- 灰燼在景觀上降落在距火山上數百英里的地方,這些風,由盛行的風,塗層樹和其他植物攜帶,並沿著地面積聚。
這些爆炸所產生的不同影響在該地區建立了不同的景觀,該地區適合某些物種比其他物種更適合其他物種,並以不同的速度進行了不同類型的恢復。
時機是關鍵
影響物種受到影響的一個關鍵因素是時間安排 - 無論是一天中的時間還是季節。
由於重大爆炸發生在當地時間上午8:32,因此許多夜間動物已經被臥床不起,因此比在日光下的鄰居和鄰居更有可能在伯羅斯(Burrows)受到保護,並在爆炸中倖存下來。
“你只是不考慮這一點;這是一次機會,”克里拉福利告訴《生命科學》。
季節性的時機也是關鍵 - 春天在那年來到聖海倫斯山(Mount St. Helens),因此仍然有大量的雪覆蓋著森林的許多地區的地下室,保護了埋在它們下面的動植物。 Crisafulli說,如果兩個月後的爆炸發生,那時夏天就已經開始了,那雪將被融化,更多的植物和野生動植物可能會被消滅。取而代之的是,這些受雪的物種中有許多倖存下來,並且是恢復這些地區的基礎。
同樣,直到爆發完好無損的幾週後,湖泊仍然被冰覆蓋,如果爆發在今年晚些時候,可能不會發生這種情況。
Crisafulli說:“季節性效果很明顯。”
噴發發生在該地區的春季初發生的事實也意味著許多遷徙物種(包括各種鳥類和鮭魚)尚未從越冬地返回,因此他們的種群被倖免了。
Crisafulli說:“這些動物本質上避免了它。”
生物動量
一旦火山的隆隆聲停止了,灰燼從空中掉下來,生命就可以開始恢復受噴發影響的區域。
當生態學家冒險進入聖海倫斯山地區時,他們期望受打擊的各種生態系統必須從頭開始,而從周圍森林到達後,動植物重新殖民。儘管火山周圍的某些區域,特別是噴發的火山碎屑流造成的浮游平原,確實沒有生命的任何生命種子來重新生長森林,但許多受影響的地區出乎意料地仍然有一定的生活 - 生態學家稱之為“生物遺產”。
這些區域包括某些物種被山脊和雪花爆炸爆炸最嚴重的影響,使它們能夠更早地開始恢復過程,因為它們不必等待外地殖民者,並且比其他地區更快地恢復。
Crisafulli說,實際上貧瘠的斑點必須克服一定數量的“生物慣性”,在噴發後的頭幾年中,幾乎沒有再生。
“條件只是惡劣的,”克里拉福利說。
但是逐漸地,植物和昆蟲殖民了這些區域,為小動物提供食物,這又是大型動物的食物來源。隨著越來越多的物種的添加並填補了生態斑點,生態系統逐漸獲得動力。
克里拉福利說:“現在確實在30年級進步了。” “這是一個非常有生產力的系統。”
Crisafulli說,大多數被噴發滅絕的物種都回到了聖海倫斯山地區。他說,他們不僅回來了,而且還在繁殖。
但是,隨著動物和植物會建立自己的建立,這種情況並不順利,幾年後才能再次在本地消失,然後再次安頓下來。恢復“合適並開始,” Crisafulli說。
恢復的大部分是一個試驗過程,風在風中吹來,動物前往倖存植物的島嶼。環境確定了什麼繁榮和沒有興趣,並且這個過程逐漸建立了該地區的物種。
殖民地人口經歷了這些“繁榮與胸圍”週期,因為起初他們沒有任何壓力 - 沒有捕食者,病原體或寄生蟲 - 因此他們的人口蓬勃發展。一旦那些“三個p”,克里斯拉富裡(Crisafulli)稱它們為“出現,殖民者的人口可能會崩潰。最終,隨著恢復的進展,多樣性恢復到生態系統,這些週期的波動變得越來越野性,而更多的物種開始隨著人群的更穩定而出現。
植物
曾經包圍聖海倫斯山的森林的恢復部分依賴於鄰近的生態系統。
例如,華盛頓大學的生物學家羅傑·德爾·道德(Roger del Moral)和他的同事們觀看了拉哈爾斯(Lahars)覆蓋的兩個領域的恢復。一位拉哈爾(Lahar)砍過森林,因此被現有植被包圍,並相對較快地恢復。另一個是被溝壑界定的,因此周圍沒有任何樹木和其他植物,可以輕易重新殖民該地區。雖然這兩個區域幾乎看上去幾乎相似,但現在存在著巨大的差異 - 森林般的拉哈爾(Lahar)恢復了得更快,並且在它上面有鬆樹和冷杉,而更孤立的拉哈爾(Lahar)仍然主要被草,早期階段的殖民者所覆蓋。
海拔還影響了森林恢復的速度:在較冷,高度更高,生長季節較短,因此每年的植物有更少的機會再生長和重新殖民的機會,因此較高的區域的恢復速度較慢,以至於那些降低了山上的人。
融雪還保護了許多通常主導森林林下的樹木和其他植物,尤其是在山的北側。這些保存的物種甚至在降雪融化並出現後,即使在爆發後也提供了綠色的斑點 - 較大的樹木被噴發的力吹過或折斷。這種物種的選擇也改變了這些森林地區的外觀,更耐遮蔭的林木樹(例如山鐵杉)主導著景觀,而在爆發之前,道格拉斯冷杉會構成森林的很大一部分。
華盛頓大學森林資源教授湯姆·辛克利(Tom Hinckley)說,雪還幫助彎曲的樹枝拯救了一些樹枝,因為雪的重量導致樹枝彎曲並傾倒了雪 - 以及掉落在它們身上的灰燼 - 使它們免受灰燼造成的傷害。
火山附近樹木和針頭覆蓋的灰燼不是危險的,不是因為它窒息了樹木或引入了苛刻的化學物質,而是因為灰燼被陽光加熱,使植物強調並使它們經歷了乾旱狀的狀況。
這種影響尤其是在太平洋銀色的飛行中看到的,後者在爆發後大約五年開始死亡或死亡,令人驚訝的生態學家。欣克利說,死亡還比年輕的樹木更年長。他解釋說,這與舊樹木與幼樹的針頭更換率有關,後者每年取代更多的針,因此更快地擺脫了灰燼覆蓋的針頭。
欣克利說,舊樹木缺乏韌性對生態學家來說是令人驚訝的。
盧賓(Lupins)是一組特別在噴發後繁盛的植物,並使景觀更適合其他植物。這些紫色和藍色的豆類是唯一可以在火山周圍大的浮石上生長的物種。這種岩石在某些必需的營養素中很低,因此不適合大多數植物。但是,盧賓可以使這些養分本身,因此可以在這些地區生長,而它們逐漸在土壤中添加養分,使該區域更適合其他植物物種。
針葉樹在喀斯喀特山脈其他地方普遍存在,返回聖海倫斯山的速度很慢。這些樹木非常容易乾旱,需要在其根基上有某種類型的真菌來幫助它們成長。山上大部分地區的棲息地尚不能夠支持大量這些標誌性的樹木。
德爾道德說:“對於針葉樹來說,這是一個艱難的環境。”這將是“很長一段時間,您可以說那裡有一片森林。”
昆蟲“降落傘”
昆蟲是受巨大爆炸影響的最小生物,隨後的爆炸及其隨後的煙灰掉落殺死了無數的蜘蛛,甲蟲,蚱hoppers和其他昆蟲,這對許多生態系統來說是關鍵的組成部分。
昆蟲容易受到灰燼的影響,因為它可能破壞其防水性,使其容易乾燥。
西雅圖華盛頓大學的名譽教授約翰·愛德華茲(John Edwards)解釋說:“昆蟲很容易被乾燥。”愛德華茲說,由於這種趨勢,昆蟲進化出了一個含有水分的角質層。
愛德華茲告訴《生命科學》,灰燼甚至對遠離爆炸區域的昆蟲來說都是破壞性的,因為它跌落了數百英里。
他說:“昆蟲種群受到嚴重影響。”
但是,一旦植物開始返回受噴發影響的地區,昆蟲很快就隨之而來 - 昆蟲物種非常流動的事實使它們在爆炸後相對迅速地重新殖民。
昆蟲殖民者在改造生態系統中發揮關鍵作用的一個特定區域是在火山斜坡的較高海拔中 - 通常不認為昆蟲在寒冷和雪中居住。但是某些種類的甲蟲和蜘蛛在那裡壯成長。愛德華茲說,這些冒險的昆蟲幾乎沒有植物生命或其他昆蟲可以吃的東西,“以風在風中為生。”
在一年的過程中,許多死者或垂死的昆蟲吹到山頂上,甲蟲和蜘蛛勇敢地吃早餐。
儘管這些昆蟲的原始種群會被爆炸所消滅,但其中許多物種在受干擾的棲息地中壯成長,並且可以在風中吹來,以重新宣傳嚴酷的景觀。愛德華茲(Edwards)和他的同事們觀察到昆蟲的回歸到聖海倫斯山(Mount St. Helens),發現刺激蜘蛛和其他可能在風中飛來飛去的昆蟲是第一個到達的人 - 愛德華茲所說的“降落傘部隊” - 捕食其他昆蟲的碎屑在風中吹來,在風中吹來,不持fly的昆蟲(“武裝昆蟲”(“武裝群)為四年來,這是一個公平的昆蟲。
愛德華茲說:“他們到達那裡真是令人印象深刻。”
在其中一些昆蟲首次到達的地區,它們的屍體和其他碎屑是植物種子的飼料,允許植被,然後小動物返回 - ”然後整個東西就起飛了,”愛德華茲說。
小的生存
在噴發的直接爆炸區域內,“所有大型哺乳動物都滅了”,因為它們無法超越快速的火山碎屑流,並且太大了,無法躲在岩石或其他類型的庇護所後面。
聖海倫斯山地區共有的大型哺乳動物包括雄偉的麋鹿(Cervus Elaphus),黑尾鹿(Odocoileus hemionus哥倫比亞努斯),山羊(Olemnos Americanus),美國黑熊(Ursus Americanus)和美洲獅(美洲棕褐色)。
Crisafulli說,在“燒結區”中發現了麋鹿屍體,這是火山爆炸撞倒森林的地區。
但是這些哺乳動物最終確實返回,從距火山較遠的受影響較小的地區遷移。
Crisafulli說:“所有這些物種現在都回到聖海倫斯山。”
鳥類也大多屈服於噴發,除了那些在越冬的地方。在最受破壞的地區,唯一可以返回的鳥就是將其築巢在地面上的鳥類,例如美國pipit(American Pipit)(Anthus Rubescens)和角lark(嗜血桿菌alpestris)。
但是,隨著植物物種及其提供給鳥類的房屋的回歸,鳥類也是如此。一些新地區的鳥類甚至被以前從未存在的滾動地形形成濕地所吸引。
Crisafulli說,在爆炸區的一個區域中,現在實際上有“絕對奇怪的鳥類組合”,這不是科學家預測的。在這個地方,有各種適合在同一地區完全不同的棲息地的鳥類 - “我認為您不能去太平洋西北地區的任何地方”,並一起看到所有這些鳥類。
Crisafulli說,小型哺乳動物(例如sh蟲,鹿小鼠和花栗鼠)的表現要比大弟兄們好,因為它們的大小使他們能夠更好地找到庇護所並逃脫了火山的破壞力。 “其中大量倖存下來,儘管數量大大減少。”
Crisafulli說,重要的是,倖存下來的小型哺乳動物代表了森林食品網的許多不同部分 - 食草動物,食肉動物,昆蟲動物 - 多樣性有助於使生態系統恢復。
科學家對噴發影響的速度被重新殖民的速度感到驚訝,即使在沒有倖存下來的地方。今天,衛星圖像顯示生物學的跡象在幾乎整個爆炸區域。
Crisafulli說,相對較快的回報表明,即使是小型哺乳動物也能夠穿越大型貧瘠的地區,到達植物生存和恢復更快的小口袋或島嶼。 “這些動物原來是令人難以置信的流動性。”一個明顯返回的物種是北部飛行松鼠。 Crisafulli說,該物種需要成熟的森林,這可能不會在聖海倫斯山地區發展一段時間。 “這將是一個曠日持久的過程。”
像許多小型哺乳動物一樣,兩棲動物實際上在噴發後出人意料地表現出色。科學家預計它們會從噴發中消滅,因為這些動物往往對環境變化特別敏感。但是,當科學家在爆炸後訪問該地區時,他們發現15種地方性的青蛙,蟾蜍,sal,sal和Newts中的大多數在爆炸區的大部分地區都能倖存下來。
這些物種生存的關鍵是,它們在水中至少將生命週期的一部分花在了水中 - 因此,坐在池塘冷凍表面下方的雞蛋和t,免受爆炸的侵害,並可以在本季節晚些時候發展。然而,僅在陸地上生活的物種確實在噴發中被消滅了。
該地區魚的命運也有所不同,因為一些湖泊受噴發的高度影響,而另一些湖泊幾乎沒有。許多小湖泊中的魚被倖免,因為湖泊仍然被冷凍。當生態學家在1980年夏天調查了毀滅的景觀時,布魯克鱒魚(Salvelinus fontinalis)是最常發現的。
聖海倫斯山以北的Spirit Lake中的魚都在噴發期間滅亡,如此多的火山碎片滑入湖中,其底部被抬高200英尺(60 m)。但是僅僅六年後,該湖再次清理了足夠多的魚,以支撐魚,終於在1990年代初在湖中發現了魚。
其他爆發
觀察到從噴發中恢復的恢復一直是生態學家的一系列驚喜,他們期望森林復興的進展要慢得多。
長達30年的自然實驗也已經 - 並將在未來幾十年中繼續存在 - 一種前所未有的學習經驗,表明生態系統如何應對如此重大的干擾。
生態學家可以利用這些知識來更好地理解過去的爆發和對它們的生態反應以及當今的噴發。 Crisafulli花了時間觀察智利的Chaitén火山的後果和最初恢復階段,該火山於2008年5月2日爆發,並阿拉斯加的卡薩托奇火山這是在2008年8月7日爆發的,並使用從聖海倫斯山(Mount St. Helens)中學到的經驗教訓,看看哪些因素可能影響這些火山周圍生態系統的恢復。
“沒有什麼可以替代自然歷史的,”克里拉福利說。還有什麼比觀察他所說的“騷亂爺爺”更好的學習方式?
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