植物和土壤犹如海绵，吸收着大气中的二氧化碳。在对12吨密闭罐装的草原泥土进行了历时4年的研究后，“国际灾害风险指标计划”(DRI)项目的科学家发现，反常的高温年份能够在未来的2年甚至多年内减少草原生态系统吸收二氧化碳的数量，这表明气候变暖存在着“滞后效应”。这个结果发表在近期出版的英国《自然》（Nature）杂志上。

 

DRI地球和生态系统科学部教授杰伊•阿隆说：“这是在完整的生态系统中，首次定量地追踪探测了反常高温年份二氧化碳的吸收和释放。这个在几年内仍有影响的‘滞后’反应提醒我们，在全球二氧化碳的保存中起重要作用的生态系统相当脆弱。”

 

生态系统中的植物和土壤帮助调整大气中二氧化碳的数量。植物需要二氧化碳来维持生命，并且它们在春天和夏天时会吸收更多的二氧化碳以利于成长，它们在叶子、茎部和根部存储碳。当植物死亡时，这些存储的碳会被运送到土壤，重新回到大气中，如果土壤中的细菌以死亡植物为生，这些细菌也会释放二氧化碳。

 

为期4年的DRI研究计划选择了美国俄克拉荷马州大草原生态系统为研究对象。研究人员从这里移出了重12吨、高6尺的“试验田”，然后密封进4个起居室大小的环境室内。为了保证植物和土壤细菌的最小干扰，在DRI的“阳光控制的生态细胞室”内，研究人员模拟了日常的、季节性的气温变化，包括温度、降雨等。

 

研究的第二年，一半“试验田”模拟正常年份的气候，另一半模拟联合国政府间气候变化专门委员会列出的本世纪后期的反常气温。第三年，科学家让遭遇变暖气候的“试验田”的温暖下降，使其与控制“试验田”的温度相一致。在整个四年的研究中，研究人员跟踪了两块“试验田”的二氧化碳排放通量，即二氧化碳在大气层和生物圈中流动的数量。

 

DRI的“生态细胞”装置让科学家能够对密闭的生态系统进行控制。他们不仅能够一年年地制造出同样的大气温度环境，而且也能独立地控制每个“试验田”中的土壤温度，而土壤温度是加强试验结果的生态学相关性的关键特征。科学家使用该设备追踪在正常温度年份和非正常温度年份植物和土壤中吸收和失去水的数量。

 

科学家发现，暴露在反常温度变化年份的生态系统，在接下来的至少2年内，存在着二氧化碳吸收减少的情况，这些生态系统只能保存暴露在普通温度下的“试验田”所能保存二氧化碳量的1/3。

 

研究报告的另一位作者保罗•沃博格说：“在温度反常高的年份，二氧化碳的吸收减少，主要是因为植物的生产率下降，导致了干旱。在接下来的几年内，二氧化碳的减少是因为湿度变化，导致土壤微生物死亡，同时释放出二氧化碳引起的。”

 

大量的研究发现，自从工业化世纪的第一丝曙光出现，地球大气层的二氧化碳水平已经上升了大约1/3，全球政治和经济领导人正在讨论政策和改革经济，以减少每年因燃烧化石燃料而排放到空气中的数十亿吨二氧化碳。

 

莱斯大学生态和环境生物学教授詹姆士•科尔曼说：“我们的发现证实，生态系统对于气候改变做出的反应比我们以前所了解的要复杂得多。以前，我们的结论仅仅建立在传统的实验和观测上，现在，我们的结论能够为制订科学的碳政策提供新的信息。” （来源：科技日报 刘霞）

 

（《自然》（Nature），455, 383-386，John A. Arnone III，David S. Schimel）