研究人員說，隨著二氧化碳水平持續(xù)上升，植物將如何運轉(zhuǎn)是一個棘手的問題，尤其是在熱帶地區(qū)。植物生存的某些方面可能會變得更容易，某些部分會變得更困難，并且會有物種的贏家和輸家。由此產(chǎn)生的植被變化將有助于確定氣候變化的未來方向。

為了探討這個問題，華盛頓大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一項研究研究了吸收大量二氧化碳的熱帶森林如何隨著CO 2的持續(xù)上升而進(jìn)行調(diào)整。他們的結(jié)果表明，植物葉片中發(fā)生的多種變化以及物種之間的競爭可以保留這些生態(tài)系統(tǒng)從大氣中吸收二氧化碳的能力。所得論文發(fā)表于1月16日的《全球生物地球化學(xué)循環(huán)》雜志上。

威斯康星大學(xué)大氣科學(xué)與生物學(xué)副教授阿比蓋爾·斯旺(Abigail Swann)說：“我們的發(fā)現(xiàn)表明，具有某些反應(yīng)類型的植物(例如使葉片變厚)最終將在熱帶森林中比其競爭對手更好地生長。” “如果這些生長良好的植物在森林中變得更加普遍，那么水和碳交換的總速率可能會接近現(xiàn)在的水平。”

Swann小組的先前研究表明，隨著CO 2的上升，熱帶植物的葉子變得越來越厚，這將加劇氣候變化，因為更厚的葉子也可能更小。這樣，植物將捕獲更少的陽光以進(jìn)行光合作用，從空氣中吸收更少的二氧化碳，并釋放出更少的水蒸氣，所有這些都會由于氣候變化而加劇采暖。

這張照片顯示了2007年巴拿馬巴羅科羅拉多島上的雨林。該島上設(shè)有一個研究站，該站用于研究熱帶植物和生態(tài)系統(tǒng)，為該模型提供了數(shù)據(jù)。圖片來源：Scott Ableman / Flickr

這項新工作將這個問題的范圍擴(kuò)大到包括植物物種之間的競爭以及葉片中碳氮比的競爭。大氣中較高的二氧化碳使植物更易于光合作用。但是，如果氮不能跟上，植物的能源生產(chǎn)效率就會降低。

斯旺說：“盡管觀察到這種情況確實發(fā)生了，但人們?nèi)匀粺o法確定為什么植物在高CO 2下能長出更厚的葉子。” 這項新的模型研究提出了一種解釋：“厚葉可以使氮集中，因此每片葉子的光合作用率很高。”

作者對巴拿馬森林茂密的熱帶島嶼Barro Colorado Island進(jìn)行了仿真，該模型已針對地面條件進(jìn)行了很好的測試。模擬包括一到兩種闊葉常綠熱帶樹木，例如野生腰果和厄瓜多爾月桂樹。這些樹木經(jīng)過編程，可以對較高的二氧化碳產(chǎn)生各種反應(yīng)，并且可以相互競爭空間。

被編程為具有相對于氮的碳含量更高的樹木，其葉子的光合作用效率降低，這有助于它們生長，并散發(fā)出更少的水蒸氣，從而有助于樹木保持涼爽。但是葉子也變厚的樹種更善于吸收碳并產(chǎn)生水蒸氣，幫助它們長高并保持涼爽，并且還可能勝過鄰居。

“我們的工作表明，通過植物的森林增長轉(zhuǎn)移可能會有較高的CO的那么可怕后果2比其他的研究表明，”斯旺說。“關(guān)于植物如何對氣候變化做出反應(yīng)，我們?nèi)匀徊恢篮芏唷＿@項工作確實為人們最好地猜測了哪些植物在未來的熱帶森林中會生長得最好，我們可以通過更多的觀察進(jìn)行檢驗。”