作者:Peter Reich 来源:《科学》 发布时间:2018/4/23 14:55:44
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对抗气候变化 草原或是缓冲

据估测,随着气候变暖,温暖、干燥条件下的草原将扩大生存范围。

图片来源:David Gray/Reuters

来自一项在美国明尼苏达州开展的长期生态学田间试验的数据显示,在温暖和干燥的气候条件下,随着二氧化碳浓度上升,草原能生长得更快。该发现同长期持有的关于植入将如何应对温室气体的观点相左,并且表明草原可为对抗气候变化提供缓冲。

这项日前发表于《科学》杂志的研究探寻的是一个由来已久的问题:地球两大植物群将如何应对大气中日益上升的二氧化碳浓度。最大的植物群被称为碳三(C3)植物,占所有植物种类的97%。这些物种通过光合作用产生能量,即利用阳光合成来自二氧化碳和水的糖。理论上,为这些植物提供额外的二氧化碳将加快其能量生产。

另一个所谓的碳四(C4)植物群在光合作用发生前,利用一个两步流程提高内部二氧化碳浓度,从而使能量生产更加高效。几十年来,科学家一直认为,C4植物不会从大气中增多的二氧化碳受益,因为它们已经有了动力驱动。不过,最新研究表明,事实可能恰恰相反。

“目前主流的观点是不要指望C4草原。”美国农业部生态学家Dana Blumenthal表示。由于C4植物进化到可在炎热和干旱的条件下生长,因此科学家一直推测,随着气候变暖,这些物种将扩大生存范围。如今,研究证明,它们还可能从大气中吸收更多二氧化碳。

最新发现来自“生物多样性、二氧化碳和氮”(BioCON)试验。从1997年开始,研究人员在明尼苏达州明尼阿波里斯市北部约50公里的88个露天场地上种植了C3和C4植物。随后,该团队向一些场地泵入足够的二氧化碳,从而将其在大气中的平均浓度增至百万分之550——约是工业时代之前大气中二氧化碳浓度的两倍。在最初12年里,暴露于额外二氧化碳的C4植物生长速率并未增加。不过,在接下来的8年间,该植物群的表现超过了未在高二氧化碳环境中生长的C4植物。

目前尚不明确这为何会发生。但科学家认为,随着二氧化碳浓度上升,这些植物可用的氮也在增加。而氮是对光合作用至关重要的必需营养物质。一种可能性是土壤微生物成分的变化驱动了氮的增加。

科学家曾认为,当暴露于较高浓度二氧化碳时,森林可能生长得更快。但最新试验并未证实这一点。当C3植物暴露于较高二氧化碳浓度时,其生长速率会在一段时间内增加,但最终这些植物受到了诸如氮和磷等营养物质可用性有限的阻碍。(来源:科学网 宗华)

 

 
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