你知道嗎？樹木不僅會(huì)呼吸，還會(huì)根據(jù)溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)呼吸強(qiáng)度。
近日，清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系王焓副教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合澳大利亞、英國、美國等國科研人員，首次提出基于生態(tài)進(jìn)化最優(yōu)性（EEO）原則的理論模型，解釋預(yù)測(cè)了樹干呼吸的熱適應(yīng)性，構(gòu)建了全球植物樹干呼吸數(shù)據(jù)庫，證實(shí)了樹干呼吸存在普遍的熱適應(yīng)現(xiàn)象。相關(guān)成果以《樹干呼吸熱適應(yīng)表明氣候-碳反饋?zhàn)饔玫臏p弱》為題，在線發(fā)表于國際期刊《科學(xué)》。
樹干呼吸釋放的二氧化碳是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳排放的重要來源之一。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，溫度升高會(huì)顯著增強(qiáng)樹木呼吸作用，從而加劇氣候變暖。然而，近年來的研究表明，植物可通過熱適應(yīng)機(jī)制來減弱呼吸作用對(duì)升溫的響應(yīng)。盡管對(duì)葉片和根系的熱適應(yīng)已有較多研究，但樹干是否存在類似的熱適應(yīng)現(xiàn)象，其背后的生理調(diào)節(jié)機(jī)制是什么，這種適應(yīng)如何影響長期氣候變暖背景下的全球碳循環(huán)？這些問題的解答，對(duì)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)未來氣候變化至關(guān)重要。
近年來，上述研究團(tuán)隊(duì)基于生態(tài)進(jìn)化最優(yōu)性（EEO）原則，創(chuàng)新性地將樹干呼吸與葉片水分供應(yīng)動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)，提出了水分粘滯阻力和蒸騰速率驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)全球樹干呼吸時(shí)空變異的全新理論模型。在這一理論中，樹干呼吸速率應(yīng)與蒸騰速率呈正比，并受水分粘滯阻力的影響，從而確保植物碳利用效率的最大化。
為進(jìn)一步驗(yàn)證理論，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了全球樹干呼吸數(shù)據(jù)庫，涵蓋全球各氣候區(qū)68個(gè)野外站點(diǎn)、187個(gè)物種的8782組觀測(cè)數(shù)據(jù)，以及一項(xiàng)升溫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。通過季節(jié)性觀測(cè)和溫室增溫實(shí)驗(yàn)，研究團(tuán)隊(duì)在個(gè)體尺度驗(yàn)證了樹干呼吸的熱適應(yīng)現(xiàn)象，進(jìn)一步評(píng)估了樹干呼吸熱適應(yīng)對(duì)全球陸地生態(tài)系統(tǒng)碳通量的影響。
研究結(jié)果顯示，當(dāng)前全球樹干呼吸年碳排放量達(dá)27.4±5.9 PgC，相當(dāng)于人為排放的2～3倍，到2100年，樹干呼吸熱適應(yīng)有望降低陸地生態(tài)系統(tǒng)24%～46%的碳排放，對(duì)緩解氣候變化具有重大意義。研究表明，現(xiàn)有地球系統(tǒng)模型因忽略樹干呼吸熱適應(yīng)機(jī)制，可能顯著高估氣候-碳正反饋效應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)為修正全球碳預(yù)算和氣候預(yù)測(cè)提供了關(guān)鍵理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)支持。
下一步，團(tuán)隊(duì)將深入探究土壤水等環(huán)境因子及植物水力特征等內(nèi)在因素影響，闡明樹干呼吸熱適應(yīng)的具體機(jī)制，并將生態(tài)進(jìn)化最優(yōu)性（EEO）理論框架及樹干呼吸的熱適應(yīng)特性整合到地球系統(tǒng)模型中。這些工作將顯著提升全球碳循環(huán)動(dòng)態(tài)模擬的準(zhǔn)確性，助力氣候治理決策。
（原標(biāo)題：科學(xué)家最新發(fā)現(xiàn)：樹干也“懂”節(jié)能減排）
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