自然環境：全球變暖會促使生態係統釋放二氧化碳


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生態係統在世界每個角落悄然運轉。
植物吸收二氧化碳用於光合作用。同時，在它們生長和消耗能量的過程中，它們通過呼吸作用這一過程釋放出二氧化碳進入大氣中。這一循環發生在雨林、草原、凍原以及荒漠中——任何植物存在的地方。
目前地球的陸地生態係統存儲的二氧化碳大體上多於它們釋放的二氧化碳。事實上，科學家們估計陸地生態係統至少吸收了三分之一人類燃燒化石能源釋放的二氧化碳。這讓自然生態係統成為了對抗氣候變化中的關鍵部分。
但是科學家們擔憂溫度的上升可能最終會破壞碳固定與釋放之間的微弱平衡。
當天氣足夠熱時，光合作用和呼吸作用速率都會開始下降，但是相對於呼吸作用，光合作用開始減弱的溫度更低——光合作用一般在64~82華氏度之間達到頂峰，這取決於植物類型。
當光合作用速率下降而呼吸作用速率仍然上升時，生態係統釋放的二氧化碳可能會比它們吸收的二氧化碳更多。
一項新研究警告稱這一臨界點可能會比世界上許多國家預期的近，如果溫室氣體持續以它們當前的速率增加，大概一半陸地生態係統都會在幾十年內越過這一溫度閾值。
“很多國家依賴生物圈抵消自身排放，”主要研究作者，北亞利桑那大學的科學家Katharyn Duffy說，“並且我認為這項研究表明，這一循環比我們之前認識到的要脆弱的多，而我們距離預想的潛在氣溫臨界點也要近得多。”
這項研究從一個名為FLUXNET Network的龐大的全球性科學傳感器網絡中獲取數據，這些傳感器測量了一係列的大氣數據包括溫度、濕度以及局部二氧化碳水平。


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通過分析世界上各個點位的數據，Duffy以及她的同事們能夠確定不同生態係統響應局部氣溫變化的差異性。通過建立這些關係，他們能夠推測隨氣候變暖而發生的全球生態係統變化。
如果不采取任何措施來遏製溫室氣體排放並減緩全球變暖，多達45%的自然陸地生態係統將會跨越臨界點。
作者還警告道，這不是唯一的壞消息。
近些年來，一些科學家提出了植物可能會隨時間適應氣候變暖的假設，也許植物可以自我調節以在更高的溫度下進行光合作用。但這項新研究表明直到目前為止這還沒有發生。
這項研究還表明，二氧化碳含量增加也沒有太大的幫助。
由於植物利用二氧化碳以進行光合作用，提升二氧化碳水平理論上也會促進植物生長，但是很多學者已經警告道，氣候變化帶來的負麵影響可能會抵消這些好處，目前為止，數據似乎支撐了這種觀點。
這項新研究聚焦於光合作用與呼吸作用的關係。但是還有很多其他因素會導致生態係統釋放二氧化碳——如森林砍伐、火災和幹旱等重大擾動。
事實上，近期其他研究警告稱這些擾動正威脅全球碳匯量。
一項近期研究發現全球的草原現在已經產生了等同於它們自身吸收量的碳量，主要歸因於土地用途改變和農業擴張（Climatewire，1月6日）。另一項研究發現森林砍伐正日益威脅著全球熱帶雨林的碳匯量。


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但仍有希望。
研究指出，目前全世界僅有10%的自然生態係統達到了溫度臨界點，並且通常一次僅持續一到兩個月。
而像新研究警告的高溫情況絕不是不可避免的。該研究表明，如果全球能夠堅持其氣候目標，並將全球溫度控製在與工業化前水平相差2攝氏度之內，那麽自然生態係統將在很大程度上得到保護。
她說：“我們非常需要意識到生態係統服務的脆弱性，不僅僅在固碳方麵，還包括生物圈提供的全部服務，因為它是我們星球同生活共呼吸的一部分。”
撰文：Chelsea Harvey
翻譯：李卓
審校：費哲妮
引進來源：科學美國人
本文來自：環球科學


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