气候变化或称为全球气候变化是当今世界生态学的热门课题。据IPCC(2008)第四次气候变化评估报告提示，全球CO₂浓度与气候变暖趋势在近期更为加剧，CO₂浓度已由工业化前时代的约0.028%增加到2005年的0.03%。1995—2005年CO₂浓度年增长率(0.000 19%)大于1960—2005年增长率(0.000 14%)。根据全球气象记录(自1850年以来)，最近12年(1995—2006年)有11年位列最暖的12个年份之中。最近100年(1906—2005年)的温度线性趋势上升0.74 ℃，这一趋势大于《第三次评估报告》给出的1901—2000年0.6 ℃(IPCC, 2001)。在全球温度普遍升高的趋势中，高纬度地区温度升幅较大。在过去的100年中，北极温度升高的速率几乎是全球平均速率的2倍。如南北极地冰山消融，海平面上升，高山林界线上升等是众所周知的，人们将气候变化目光集中在高纬度和高海拔地区，对温带以外的地区则少有关心和相应的报道。虽然中国热带国土面积很小，但热带的变化会影响到亚热带地区，甚至于全球。因此，在重视全球高纬度地区气候和植被变化的同时，也应相应地关注热带亚热带气候和植被的变化。

1 热带地区气候变化

自20世纪70年代中期以来，热带地区气温每10年平均上升0.26 ℃ (Malhi et al., 2004b)。Cramer等(2004)根据全球气候模型估算，全球热带地区将在本世纪末进一步变暖4 ℃ (3~8 ℃)，White等(2000)根据气候与植被耦合模型预估，到2100年某些热带地区气温将升高4.5 ℃。根据近期气候模型预估，当CO₂浓度升高到0.066%时，亚马逊热带、东南亚热带和非洲热带气温将分别升高2.9, 2.1和2.5 ℃ (Zhang et al., 2001)。模型预估当热带森林空气CO₂浓度达到0.07%时，气温将升高2.5 ℃。Clark (2004)提出过去20年，全球热带地区平均温度和降雨一般呈负相关关系，即在全球热带温度高峰年一般会出现非正常的低雨量(Los et al., 2001)。热带季雨林地区于1982—1983和1997—1998年为强厄尔尼诺事件时期，发生高温和低降雨记录(Laurance et al., 2001)。但是此期在较湿的季雨林地出现高峰温度而降雨量并不减少。某些证据认为由于气溶胶或云覆盖增加，过去50年全球日照辐射收入下降。但是有人认为大气中的气溶胶会增加漫射光，并结合云覆盖会增进光的漫射辐射(Gu et al., 2003)，从而增大森林对碳吸收的效率。根据近期气候变化记录，可预估到连续变暖会频发短期温度突发事件，即连续的增暖会加剧厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)，增加厄尔尼诺事件的强度和频度(Cole, 2001)。这种变化可能相伴产生日照辐射和漫射辐射，从而陷于温度进一步升高的恶性循环。

2 热带森林分布区变化

大量文献将典型的热带森林仅确限为热带原始森林或热带雨林或热带潮湿森林。他们认为只有这些未受人为干扰的偏远森林的近期动态才能确切地反映自然气候变化。2000年联合国粮农组织估计热带森林面积为18.03亿hm², 其中49%分布在美洲，34%分布在非洲，16%在亚洲。近期FAO估计在2000年潮湿森林有11.72亿hm², 其中56%分布在美洲，19%分布在非洲，26%在亚洲。

20世纪对热带森林进行了大规模的采伐与破坏，估计亚洲58%的热带森林被作为商业用材林而遭砍伐，非洲占19%，南美洲占28% (Johns et al., 1997)。估计迄今全球25%~50%的热带森林面积已转变为其他用途(Pimm et al., 2000)。联合国粮农组织提供了一基准数字，20世纪70年代每年0.142亿hm² 的热带森林遭到毁灭。近期，2个研究报告提出每年毁林面积分别为840万hm² (Achard et al., 2002; 2004)和560万hm² (DeFries et al., 2002)。这是因为:对热带森林概念的理解有差别; Achard等(2002; 2004)的结果是根据高分辨率人造卫星影像得到的，而人造卫星测量反映的植被影像是粗略的; Achard等的卫星研究没有包括1997—1998年厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)火灾丧失的大面积森林。

3 热带森林生长动态

近几十年热带树木生存的物理、化学和生物环境发生了变化。一些监测热带树木种群的永久样地显示出，其热带森林结构、生产率、生长周期和功能也发生了一系列的变化(Lewis et al. 2004a)。

Phillips等(1994)自50年代起，对包括旧热带和新热带40块样地进行了长期监测，根据测量树木死亡和更新数据来测定树木周转率，监测发现自1980年后树木茎个体周转率明显加速，但新热带的动态比旧热带明显。而且将热带树木生长加快的原因归于大气CO₂浓度增高。Phillipes (1996)对以上研究结论再次论证，并将森林立地扩大为67块，包括全部热带地区，新的数据再次证实热带森林树木周转速率增加。

Phillips等(1998)对泛热带潮湿森林的生产量进行长期系统研究，得出了有影响且有争议的结果。他们对4种不同立地的热带成熟森林的生物量进行了测量:热带潮湿森林153块样地，新热带潮湿森林120块样地，新热带低地潮湿森林108块样地及亚马逊成熟林97块样地。共测量60万余株树木。测量结果表明:新热带潮湿成熟林地生物量增加(1.11±0.54) t·hm^-2 a^-1; 新热带潮湿低地成熟林地生物量增加(1.08±0.59) t·hm^-2 a^-1; 亚马逊成熟林地生物量增加(0.97±0.58) t·hm^-2 a^-1。Clark (2002)对上述结果提出了置疑，他认为Phillips等(1998)的树木测量技术存在问题(如测树位置)，而且取样包括一些处于演替初期的立地，这样就会导致人为地增加产量。Clark(2002)对新热带低地25块立地核算结果为0.0 (-0.3~0.9 t·hm^-2 a^-1)，即生物量无增加，从而否定了Phillips等(1998)结论的正确性(Clark, 2004)。作为回应，Phillipes及其支持者对亚马逊潮湿森林样地中的6万多株树木逐一进行核查测量，审核结果认为原始生物量增长是可靠的(Malhi et al., 2002; Baker et al., 2004)。Baker等核算结果数据比Phillips等(1998)估算的原始数据还要略高。

Lewis等(2004b)采用2个时间段树木生长和死亡数据分析了南美50块长期(1971—2002)监测样地上林分生长的变化。全部森林清查分3次进行，每次清查间隔6~7年，计算结果为:基面积(可根据开度量方程转算为生物量)库流的收入(生长)量为(0.51±0.04)m²·hm^-2a^-1, 流出(死亡)量为(0.41±0.04)m²·hm^-2a^-1，于是基面积增加(0.10±0.04)m²·hm^-2a^-1，基面积相对增加(0.38±0.15)%; 茎注入量(茎株更新)为(9.4±0.88)株·hm^-2a^-1，茎库流出量(茎株死亡数)为(8.4±0.89)株·hm^-2a^-1，每年茎株密度相对增加(0.18±0.12)%。最后，Phillips等(2008)将南美热带潮湿森林≥10 cm树木种群生长清查结果归结为6个关键生态系统过程上的增长:即茎株个体更新、茎株个体死亡、茎株个体周转、基面积生长、基面积丧失和基面积周转显著增加。

此外，Lewis等(2009)对非洲热带森林的生长动态进行了报道和分析。此研究跨度40年(1968—2007)，设置79块包括非洲西部、中部和东部的郁闭潮湿森林永久样地。研究方法是在既定面积(平均2.1 hm²)测量直径≥10 cm的全部树木，每块样地至少调查2次(平均间隔9.4年)，同时使用标准程序，用开度量方程将树木直径转换为碳含量。结果发现在40年间，非洲热带森林活树木总碳量以0.34 Pg C·a^-1增加。

4 热带森林生物多样性和森林组成变化

热带森林是一个巨大而复杂的物种库，要准确回答究竟有多少物种可能是一个永远无法说清楚的问题。一般认为热带森林有全球一半以上的物种。过去估算全球物种为5百万至3千万种，近期估计可高达1亿种(Dirzo et al., 2003)。如果按热带物种占世界物种的2/3计算(Groombridge et al., 2003)，那么热带至少有0.2~0.33亿个物种。

近百年来，由于过度开发，大面积毁灭热带森林，导致森林片断化及物种多样性丧失。根据McArthur等(1967)的岛屿生物学理论，面积丧失90%将导致物种丧失50%。如果全球热带森林面积丧失25%~50%，预期约15%的物种会丧失(Pimm et al., 2000)。如果热带物种以2千万计，则濒危物种可达580万(Lewis, 2006)。

在气候变化影响下，现存南美热带森林生长周期加快、破碎化增强。林冠透光，使那些喜光、速生、适干扰的先锋树种受益(Lewis et al., 2004a; 2004b), 而那些耐荫、生长慢、抗干扰能力差、繁殖力弱、传播易受阻的树种容易遭到淘汰或灭绝。在过去20年里，中、西亚马逊热带森林树种组成已发生改变，即许多速生树种的基面积或密度生长加快，许多慢生树种及位于亚林冠或下木层的种密度下降(Laurance et al., 2001)。

热带森林生物多样性组成的另一重要变化是森林藤本植物比重增加。Phillipes等(2002)根据亚马逊(北秘鲁、南秘鲁、玻利维亚和厄瓜多尔)47块1 hm²热带森林样地胸径≥10 cm树木监测数据，加上其他已公布的37块新热带林分数据，发现20世纪后20年起至今，这些林分内大藤本的株密度和基面积已有显著的增长，基面积年增长1.7%~4.6%，茎株年增长0.6%~1.0%。

5 热带森林碳储量变化

首先，Phillips等(2008)对热带森林生长量和碳储量变化问题做出分析:亚马逊潮湿森林在1988—2000年，胸径≥10 cm树木的碳储量增加了(0.62±0.23)tC·hm^-2 a^-1(Baker et al., 2004)，比最早估算的(0.54 ±0.29)tC·hm^-2 a^-1 (Phillips et al., 1998)略高。如果其他生物量(如凋落物)及死有机体生物量均按比例增加，再加上土壤碳储量，估算2000年南美洲热带森林面积为790万km²，那么，20世纪末南美洲热带森林碳汇为(0.79±0.29)Pg C·a^-1，如果其他各大洲热带森林具有类似特性，则整个热带森林加起来的碳汇将是(1.60±0.58)Pg C·a^-1 (Phillips et al., 1998)。

其次，Lewis等(2009)的非洲热带森林碳动态数据显示，非洲热带森林活树木总碳量以0.34 Pg C·a^-1增加。此数据与1980—2000年热带非洲由于毁林丧失的碳流量0.1~0.3 Pg C·a^-1相近，并超过热带非洲化石燃烧碳流量(2000年)0.04 Pg C·a^-1。如果将热带非洲、美洲和亚洲结合起来, 共565 hm²面积上的156块样地中≥10 cm树木碳库存量以0.49 Mg C·hm^-2a^-1增加。这表明近几十年全部热带森林活树木地上碳汇为0.9 Pg C·a^-1，或全部树木碳汇为1.3 Pg C·a^-1。此估算与近期大气传送模型显示热带大陆碳汇为1.5 Pg C·a^-1相近(Stephens et al., 2007)。

最后，Malhi等(2004a)对亚马逊热带森林碳库作了总结性分析，他肯定Phillips等(1994; 1998)的研究工作成果，表明在近数十年生物量以(1.22±0.42)Mg·hm^-2 a^-1净增(Baker et al., 2004)。并参照Phillips等(1998)的数据材料对地下的根、小树和藤本的生物量进行了估算，计算出亚马逊热带森林碳汇为(0.9±0.2)Mg C·hm^-2 a^-1，按亚马逊热带森林面积计算，则为每年生产0.6 Pg C，并据此推算出亚马逊热带森林活生物量为120 Pg C(Houghton et al., 2002)，加上土壤碳库，储存量可增至200 Pg C。如果亚马逊植被碳储量平均增加25%(约30 Pg C)，有可能延迟未来人为全球变暖4到5年。

由于长期以来热带森林面积锐减，森林破碎化加剧，森林火灾日益频繁; 全球气候变化导致一系列负面的生态影响，热带森林的碳储存力将势必日益衰落。因此，几乎所有的热带森林研究专家都一致认为热带森林这个碳汇是不能依赖的，可能在本世纪某个时期它会走向反面，成为碳释放者。