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随着气候变化,常绿树木可能开始接管美国的森林

大气中更高的碳含量可能使常绿树木获得优势。

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随着气候变暖,森林可能会变得越来越常绿。图片来源:Jay Mantri/Unsplash

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根据《科学进展》杂志上的一项新研究,大气中更多的碳可能会让常绿树木相对于落叶树木(即那些会落叶的树木)获得竞争优势。

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随着二氧化碳水平的上升,常绿树木——松树、云杉及其近亲——能更有效地利用水。在干旱时期,这可能有助于这些树木比桦树、橡树和其他落叶树种生存下来。此外,它们在较冷的气候下,例如在爱尔兰或美国北部,可能拥有更大的优势。

该研究的合著者、都柏林圣三一学院古植物学家詹妮弗·麦克埃尔温(Jennifer McElwain)说,研究团队将1988年至1991年间采集的树叶样本与近期从同一物种和相同地点(精确到GPS坐标)采集的树叶进行了比较。这些树叶数据集样本向研究人员展示了树叶中两种碳变体的含量——一种是树木在有水可用时选择的版本,另一种是它们在干旱模式下愿意接受的版本。这两种碳的比例表明了植物利用水的效率。

尽管该团队回顾了过去的研究,以区分树木如何在高二氧化碳水平下变得高效,但他们的发现可能预示着随着气候变化的持续,森林树木种群将如何转变。

麦克埃尔温说,转变的速度尤其让研究人员感到惊讶。“令人惊讶的是,我们在20到30年的时间里发现了如此显著的差异。”尽管森林生长缓慢,但随着气候变化的进展,常绿树木的数量可能会增加。

常绿树的兴起

为了吸收二氧化碳,树木会在叶子上张开称为气孔的小孔。这些张开的孔也会让水分流失。树木有一些减少水分流失的技术,研究人员知道,较高的二氧化碳水平会促使树木节约用水。然而,哪种树木在这方面做得最好仍然是个谜。由于过去25年大气碳含量有所上升,麦克埃尔温和她的团队决定看看他们是否能在这一时期内识别出树木效率的变化。

虽然这取决于具体物种,但他们发现,总的来说,常绿树木,尤其是在较冷的气候下,其水分利用效率有所提高。麦克埃尔温说,这种转变在深层地质时期也有迹可循:5000万年前地球二氧化碳含量较高时,常绿树木在高纬度地区繁盛。

该团队认为,随着气候变化,干旱(又一个变化)将意味着更省水的常绿树木将有更好的生存机会。最终,这可能意味着随着气候变化的进展,我们的森林看起来会变得不同,因为常绿树木将开始取代其他物种。

当然,该团队研究的森林在过去几十年里没有经历其他太大的变化,比如降雨量。而且,由于树木还会适应气候变化带来的不同养分可用性和温度,这些因素可能会影响哪些品种占主导地位。即使常绿树木真的在我们的森林中占主导地位,“如果出现了一种新的病虫害,那么水分多少就无关紧要了,”麦克埃尔温说。谁拥有更好的病虫害防御能力谁就赢。

但目前,该团队将深入研究他们的数据,看看是否能为那些希望种植更能适应气候变化的树木的林业工作者提供一些物种建议。尽管他们的研究只是对森林未来的一种展望,“最有力的是利用生活在自然栖息地、并受到过去30年人类引起的气候变化影响的树木的数据,”麦克埃尔温说。

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