在這個變暖的國際里，全國際的森林會發生什么？由于大氣中添加的二氧化碳而生長得愈加高大？又或許由于極點溫度和降水，生長遭到抑制？這一切都取決于光合作用和樹木細胞生長這兩個樹木生長約束因素中，哪個占據主導地位。這是樹木生物學中的一個基本問題，但長久以來，答案卻不太清楚。
在本周的《科學》雜志上，由猶他大學的研討人員領導的一項研討發現，真正約束樹木生長的一般不是光合作用，而是細胞生長。這表明在氣候改變中，咱們需求從頭思考猜測森林生長的方法：未來的森林可能無法像咱們幻想的那樣從大氣中吸收那么多的碳。
“一棵樹的生長就像馬車在路上向前移動，”領導這項研討的William Anderegg教授說，“但咱們基本上不知道常見的‘馬’究竟是光合作用仍是細胞膨大和割裂。”
咱們在小時候就學習了樹木生長的基礎知識。樹木經過光合作用生產食物，將陽光、二氧化碳和水轉化為樹葉和木材。不過，這個故事還有更多內容。要將從光合作用中取得的碳轉化為樹木，需求樹木細胞膨大和割裂。
樹木經過光合作用從大氣中獲取碳，這是樹木的碳源；隨后，樹木使用這些碳來建造新的樹木細胞，這是樹木的碳匯。
假如樹木的生長是受碳源約束的，那么它的約束因素只在于樹木能夠進行多少光合作用，那么在數學模型中能夠相對容易地猜測樹木的生長。因而，大氣中不斷上升的二氧化碳應該會緩解這種約束，讓樹木長得更高大，對吧？
但假如相反，樹木的生長是由碳匯決議的，那么樹木的生長速度只能與細胞割裂的速度相同快。許多因素能夠直接影響光合作用和細胞生長速率，包括溫度、可獲取的水和養分。因而，假如樹木生長由碳匯決議，模仿樹木的生長時，就必須把這些因素對碳匯的影響包括在內。
研討人員經過比較北美、歐洲、日本和澳大利亞的樹木的碳源和碳匯來查驗這個問題。丈量碳匯相對容易，研討人員從包括生長記錄的樹木中收集樣本。丈量樹木年輪上每個環的寬度，基本上能夠重建樹木生長的進程。
相比之下，丈量碳源雖然是可行的，但愈加困難。源數據是使用 78 個至少9米高的渦度協方差塔丈量的，這些塔在三個維度上丈量森林樹冠頂部的二氧化碳濃度和風速。基于這些丈量和其他一些計算，科研人員能夠估算出森林林分的總森林光合作用。
研討人員剖析了他們收集的數據，試圖尋找依據證明樹木生長和光合作用是相互相關或耦合的進程。但是，他們沒有找到這樣的聯系。當光合作用添加或減少時，樹木生長沒有隨之改變。
“在樹木生長遭到資源約束的情況下，估計光合作用和樹木生長之間會呈現強耦合，”論文第一作者Antoine Cabon博士說，“但是咱們首要觀察到的卻非強耦合，這使咱們得出結論證明樹木的生長不是由碳源決議的。”
令人驚奇的是，這種解耦脫鉤現象呈現在全球環境中。研討人員的確已估計會在某些地方看到一些脫鉤，但他們沒想到這種解耦形式如此遍及。
研討人員感興趣的是，什么條件導致更強或弱的解耦。例如，結果實和開花的樹木與針葉樹表現出不同的碳源碳匯聯系。森林中的多樣性添加了耦合，而密布的、互相掩蓋的葉冠減少了耦合。
這項研討還發現，碳源與碳匯的問題取決于樹木所在的環境和氣候，這意味著氣候改變可能會重塑國際森林資源和碳匯約束的分布圖。
這項研討帶來的一個重要洞見是，在使用數學方程和植物特征來估計未來森林生長時，可能需求更新植被模型，由于現在幾乎所有模型都假設樹木的生長是由碳源決議的。
例如，現在的植被模型猜測，跟著大氣中二氧化碳含量的添加，森林將愈加茁壯地生長。但是事實上，樹木的生長一般遭到約束，這意味著關于許多森林來說，實際上森林可能不會跟著二氧化碳的添加而變多。
現在森林吸收和貯存了全球二氧化碳排放量的四分之一。但假如森林增長放緩，森林吸收碳和減緩氣候改變的能力也會下降。因而，這項研討提醒咱們，緩解氣候危機可能要比咱們幻想得更具挑戰性。
參考資料：
[1] What we’re still learning about how trees grow。 Retrieved May 9， 2022 from https：//www.eurekalert.org/news-releases/951889
[2] Antoine Cabon et al。， （2022） Cross-biome synthesis of source versus sink limits to tree growth。 Science DOI： 10.1126/science.abm4875
本文來自藥明康德
