科學家發現樹干也懂“節能減排” 2100年有望降低陸地生態系統24%～46%碳排放

近日，清華大學地球系統科學系王焓副教授團隊聯合澳大利亞、英國、美國等多國科研人員，首次提出基于生態進化最優性（EEO）原則的理論模型，解釋和預測了樹干呼吸的熱適應性，構建了全球植物樹干呼吸數據庫，證實了樹干呼吸存在普遍的熱適應現象。相關成果以“樹干呼吸熱適應表明氣候-碳反饋作用的減弱”為題在《科學》（Science）期刊在線發表。

 

據了解，傳統觀點認為，溫度升高會顯著增強樹木呼吸作用，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機制來減弱呼吸作用對升溫的響應。

 

此前，針對植物葉片和根系的熱適應已有較多研究。近年來，清華研究團隊基于生態進化最優性（EEO）原則，創新性地將樹干呼吸與葉片水分供應動態關聯，提出了水分粘滯阻力和蒸騰速率，驅動調節全球樹干呼吸時空變異的全新理論模型。在這一理論中，樹干呼吸速率應與蒸騰速率成正比，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。

 

為進一步驗證理論，研究團隊構建了全球樹干呼吸數據庫，涵蓋全球各氣候區68個野外站點，187個物種的8782組觀測數據，以及一項升溫實驗數據。通過季節性觀測和溫室增溫實驗，研究團隊在個體尺度驗證了樹干呼吸的熱適應現象。

 

基于理論與觀測的一致性，研究團隊進一步評估了樹干呼吸熱適應對全球陸地生態系統碳通量的影響。研究發現，到2100年，樹干呼吸熱適應有望降低陸地生態系統24%～46%的碳排放，對緩解氣候變化具有重大意義。

 

研究表明，現有地球系統模型因忽略樹干呼吸熱適應機制，可能顯著高估氣候-碳正反饋效應。這一發現為修正全球碳預算和氣候預測提供了關鍵理論基礎和數據支持。

 

下一步，研究團隊將深入探究土壤水、CO2濃度等環境因子及植物水力特征等內在因素的影響，闡明樹干呼吸熱適應的具體機制，并將生態進化最優性（EEO）理論框架及樹干呼吸的熱適應特性整合到地球系統模型中。這些工作將顯著提升全球碳循環動態模擬的準確性助力氣候治理決策。