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植物与全球变暖

了解温室效应在全球变暖中的作用,以及植物闭合的气孔可能如何加剧气候变化。

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如果没有温室效应,地球将是一个寒冷、没有生命的星球。大气中的二氧化碳和水蒸气吸收太阳热量,并在其从地球表面重新辐射时保持地球温暖。当然,温室效应也有其缺点。一些研究人员预测,在未来60年内,随着大气中二氧化碳浓度的翻倍,全球气温将上升近4华氏度。更糟糕的是,一项新的研究表明,二氧化碳水平升高与地球植被的相互作用可能会使全球变暖加剧高达50%。

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植物如何加剧全球变暖?美国宇航局戈达德太空飞行中心的生物学家吉姆·科拉茨说,罪魁祸首是叶片表面的微小孔隙,称为气孔。气孔允许二氧化碳渗入叶片,并在光合作用中使用,同时它们也让水分散失。通常,当太阳加热植物时,植物内部的水会变暖并通过气孔蒸发。但是为了减少水分流失,当叶片吸收了足够的二氧化碳时,气孔会关闭,并且随着二氧化碳浓度的升高,它们会保持关闭更长时间。气孔关闭后,植物内部的热水无法逃逸。水加热植物,植物反过来又温暖其周围环境。因此,太阳的能量不是用来蒸发植被中的水分,而是加热植物——以及地球的其余部分。

为了弄清楚这种影响的显著程度,科拉茨和由戈达德大气科学家皮尔斯·塞勒斯领导的研究团队创建了一个计算机模型,该模型估算了陆地、海洋和大气之间热量、水和辐射的交换。该模型还预测了二氧化碳水平升高对地球植被的影响。

如果未来60年内二氧化碳水平翻倍,该模型发现,闭合的气孔将增加2度到仅由温室效应引起的4度变暖。科拉茨说,这是一个重要的加热量,并且来自先前任何其他模型中都没有解决的来源。即使闭合气孔的植物释放的水蒸气较少(水蒸气本身是一种重要的温室气体),但这种影响在全球范围内将被二氧化碳变暖世界中海洋蒸发增加所抵消。与此同时,该模型发现,陆地部分地区大气水蒸气的减少可能会产生明显的负面影响:它可能会减少植被生长季节的降雨量。

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