（圖片來源：CC0 Public Domain）

世界森林在減緩氣候變化方麵發揮著重要作用。它們(men) 發揮著碳匯（亦稱“碳吸存”，carbon sinks）的作用，這意味著它們(men) 吸收的二氧化碳比排放的多。但新的研究表明，北美最豐(feng) 富的一種樹——道格拉斯冷杉（the Douglas fir）在未來吸收的大氣二氧化碳將減少，因而減緩氣候變化的作用會(hui) 低於(yu) 之前的預想。

亞(ya) 利桑那大學（University of Arizona）樹齡研究實驗室（the Laboratory of Tree-Ring Research）樹木年代學（dendrochronology）助理教授Margaret Evans說：“氣候變暖的加劇對樹木來說，可能意味著更多的生存壓力、更多的樹木死亡和減緩全球變暖的能力降低。目前為(wei) 止，森林穩定了氣候，但隨著幹旱的加劇，森林可能成為(wei) 不穩定的碳源。”

Evans是這項研究的主要作者。研究成果發表在《全球變化生物學》（Global Change Biology ）雜誌上，這是一項由亞(ya) 利桑那大學研究人員領導的國際研究。

Evans說：“我們(men) 之所以選擇研究道格拉斯冷杉，是因為(wei) 其占據了巨大的環境生態位（environmental niche）。”

道格拉斯冷杉生長在北美的西部，廣泛分布於(yu) 遙遠的墨西哥南部山脈、矗立在索諾蘭(lan) 沙漠（the Sonoran Desert）中的山巔、太平洋西北雨林和落基山脈寒冷的山峰。

為(wei) 了研究道格拉斯冷杉對未來氣候的影響，研究人員收集了大量數據，以了解樹木年輪的寬度與(yu) 氣候之間的關(guan) 係，進而預測其未來的生長。

樹木的年輪是由碳組成的年生長層。當年輪變薄時，說明樹木從(cong) 大氣中吸收的二氧化碳減少了。研究結果表明：

預計索諾蘭(lan) 沙漠的天空島嶼（the Sonoran Desert's sky islands）、美國西南部和墨西哥西北部的樹木年輪寬度下降最嚴(yan) 重。研究小組預測其年輪寬度將下降15%-30%。

考慮到道格拉斯冷杉處於(yu) 生態位的中心地位，且它們(men) 目前處於(yu) 生長巔峰期，在太平洋西北和西海岸Cascade山脈其生長預計將減緩約10%。

美國落基山脈北部高海拔地區的道格拉斯冷杉預計受影響最小。該團隊預計其生長將減緩2%-11%。

在蒙大拿州的高海拔地區，預計樹木年輪的寬度將大幅增長。因為(wei) 那裏太冷，變暖的氣候將使得樹木生長得更好。

文章的第一作者Stefan Klesse說：“此前來自研究人員的硬盤和美國林業(ye) 局森林資源清查與(yu) 分析計劃（the U.S. Forest Service Forest Inventory and Analysis program）中沒有對外公開的數據——樹木年輪的數據寶庫，對分析產(chan) 生了較大的影響。”Stefan Klesse是亞(ya) 利桑那大學的前博士後研究員，現任職於(yu) 瑞士比爾門斯多夫的瑞士聯邦森林、雪和景觀WSL研究所（the Swiss Federal Research Institute for Forest, Snow and Landscape WSL in Birmensdorf, Switzerland）。

該數據集結合了上個(ge) 世紀道格拉斯冷杉的生態分布範圍內(nei) 近2,700個(ge) 地點的270多萬(wan) 個(ge) 年輪。

Evans說：“樹木年輪被證明是調查過去氣候的有力工具，而預測未來樹木的生長情況顯然是利用了相同邏輯的拓展研究。”

她表示，問題在於(yu) 未來與(yu) 過去不同，而對於(yu) 森林未來吸收二氧化碳能力的預測大相徑庭。

一些模型預測：更加溫暖的氣候將使樹木處於(yu) 生長更慢、或新的條件致死的生存壓力下。

而其他的模型則預測：樹木將更有效地吸收二氧化碳，並生長得更好。這是一個(ge) 有爭(zheng) 議的觀點，被稱為(wei) “碳施肥效應”（the carbon fertilization effect）。該觀點的原理如下：樹木打開葉片中的氣孔來吸收二氧化碳。但當它們(men) 這樣做時，水分通過蒸發逸出。樹木不斷平衡打開這些氣孔的成本和收益。如果大氣中二氧化碳的濃度增加，樹木可以更有效地通過這些氣孔吸收二氧化碳，從(cong) 而減少水分的流失。

但大多數科學家對森林中“碳施肥效應”的適用範圍表示懷疑。

Evans說：“問題在於(yu) ，在樹葉尺度上進行的實驗是否能實際應用於(yu) 全球範圍。這便是年輪可以作為(wei) 補充數據來源的地方。年輪記錄了整個(ge) 樹木周圍的環境條件。了解樹木在野外對環境做出的反應，可以更好地檢驗目前基於(yu) 非常小規模測量而得到的模型。這便是我們(men) 喜歡做的科學研究；我們(men) 喜歡尋找不同的數據和模型的來源。如果所有這些數據都一致，那麽(me) 我們(men) 將對未來的預測更有信心。”

研究人員依靠氣候較暖地區的樹木，來預測氣候較冷地區的樹木未來的反應。Evans表示，例如，亞(ya) 利桑那州的道格拉斯冷杉被用來預測蒙大拿州的道格拉斯冷杉在氣溫上升的幾十年後如何生長。這種預測方式被稱為(wei) “時空替代”（space-for-time substitution），研究人員能夠用他們(men) 的新數據和模型來測試這一方法。

他們(men) 的研究表明，基於(yu) “時空替代”的假設過於(yu) 簡單，預測效果不佳。

Klesse說：“我們(men) 現在不能用亞(ya) 利桑那州樹木的平均生長率來預測未來蒙大拿州樹木的平均生長率，原因就在於(yu) 樹木的遺傳(chuan) 本質。”

蒙大拿州的道格拉斯冷杉和亞(ya) 利桑那州的冷杉基因組成不同。不能將它們(men) 等同對待，因為(wei) 它們(men) 已經適應了當地的氣候。

Klesse說：“更準確地預測未來蒙大拿州樹木年輪的生長情況，實際上類似於(yu) 亞(ya) 利桑那州的冷杉對當下氣候做出的敏感反應。”

影響敏感性的因素包括平均溫度和平均降水量。當地氣候平均而言越溫暖幹燥，樹木就越容易受到升高的溫度和幹燥程度的影響。

幾乎所有的道格拉斯冷杉都會(hui) 長出更窄的年輪，這意味著它們(men) 會(hui) 因全球氣溫上升和幹旱壓力增加而吸收更少的二氧化碳。

Evans說：“森林生態係統將形成正反饋回路，這不是一件好事。”

樹狀年代學教授Harold “Hal” Fritts曾在50年前預言樹木對氣候的敏感性與(yu) 年輪生長情況之間的關(guan) 係。Harold是亞(ya) 利桑那大學的名譽教授，他去年以90歲高齡去世。

Evans說：“在西北各州，每一個(ge) 年輪看起來都一樣。它們(men) 看起來像火車軌道，因為(wei) 它們(men) 對環境變化不太敏感。但在更加幹旱的地帶，比如亞(ya) 利桑那州，年輪的平均寬度就要小得多，而且年份之間的變化或敏感性差異要大得多。在沙漠的潮濕年份裏，樹木可以長出寬大的年輪。他（Fritts教授）很久以前就預言了年輪寬度與(yu) 敏感性之間的這種關(guan) 係。我們(men) 的模型證明他是對的。”

研究團隊表示，更好地預測樹木如何應對氣候變化，最終需要進行遺傳(chuan) 學研究。他們(men) 得出的結論是，道格拉斯冷杉平均年輪寬度的差異很可能是由於(yu) 進化適應（evolutionary adaptation），但其影響程度究竟有多大尚不清楚。

Klesse說：“未來可能的工作是回歸遺傳(chuan) 學分析。”

作者：Mikayla MacE

翻譯：胡舒昶

審校：巢栩嘉

引進來源：美國亞(ya) 利桑那大學

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