科技日报记者 何亮
植物每年从大气中吸收大量二氧化碳，是减缓全球变暖的重要力量。然而，随着气温持续升高，植物会因高温“中暑”失去吸碳能力，还是能逐渐适应温度变化，高效吸收二氧化碳？
一支由中国和以色列科学家组成的国际合作团队给出了答案：过去20年，伴随气温升高，全球植物吸收二氧化碳的能力确实增强了，但原因不是植物变得更“耐热”，而是因为它们“更会节约用水”以及“长出了更多叶子”。换句话说，面对越来越热的生境，植物并非被动“忍耐”，而是主动“求变”，以维持甚至提升碳吸收能力。该项研究成果近期发表于国际学术期刊《一个地球》。
全球植物碳吸收动态图谱绘制
要判断植物是否真正适应不断升高的温度，并非易事。单靠某个地区、某种植物的观测数据，很难反映全球规律。为解开这个谜团，研究团队整合全球数百个生态系统观测站的地面数据和卫星遥感数据，绘制了一张覆盖2000—2019年的全球植物碳吸收动态图谱。
在此基础上，研究人员重点关注两个关键指标。第一个是最大光合速率，它代表植物在条件最理想时能达到的最高吸碳能力。第二个是最适光合温度，即植物光合作用效率最高时对应的温度，一旦环境温度超过这一阈值，光合作用效率就会开始下降。
“如果植物真的在持续适应全球变暖，那么随着气温升高，它们的最适光合温度也应该同步提高。”内蒙古大学生态与环境学院研究员许重阳说，这就像人在炎热环境中生活久了，对高温的耐受能力有所增强一样。
然而，研究结果却并非如此。过去20年，全球许多地区植物的最大光合速率明显提高，说明植物整体上确实吸收了更多二氧化碳。与此同时，最适光合温度却几乎没有变化，尤其在气温升高较多的干旱区地区，这一现象更为明显。“这意味着，植物碳吸收能力增强，并不是因为它们变得更耐热了。”许重阳说。
“秘密武器”是节水与扩叶
既然不是耐热能力提高，那植物为什么还能吸收更多二氧化碳？研究团队进一步分析后发现，答案主要来自两个方面。
“第一个关键因素是植物的水分利用效率显著提高。”许重阳解释，植物在进行光合作用时，需要打开叶片上的气孔以吸收二氧化碳，但与此同时，气孔开启也会导致水分损失。随着大气中二氧化碳浓度不断升高，植物不需要将气孔开得像过去那样大，就能获得足够的二氧化碳。因此，它们能够在减少水分损失的同时，维持甚至提高光合作用效率。
“打个比方，以前植物需要‘大口喝水’才能完成工作，而现在只需要更少的水，就能吸收同样甚至更多的二氧化碳。这种‘少喝水、多干活’的能力，就是水分利用效率提升。”许重阳说。
“第二个关键因素是叶面积增加。”许重阳说，叶片是植物进行光合作用的主要场所。叶子越多，能接收的阳光越多，吸收的二氧化碳也越多。可以把叶片想象成太阳能板。太阳能板数量增加，发电能力自然增强；同样，叶面积扩大后，植物整体的吸碳能力也会提高。
更有趣的是，这一过程会形成正反馈：植物吸收更多二氧化碳，会促进生长更多叶片，从而再吸收更多二氧化碳。卫星观测已发现，过去几十年，全球许多地区出现了明显的“地球变绿”现象。而此项研究表明，叶面积增加很可能是全球植物吸碳能力增强的重要原因。
“这项研究最重要的意义，不仅在于解释了过去发生了什么，更在于影响着我们对未来的判断。”许重阳说，目前，许多地球系统模型都假设植物能够逐渐适应升温，并据此预测未来陆地生态系统能够吸收多少二氧化碳。在政府间气候变化专门委员会（IPCC）采用的未来气候情景中，如果全球温度升高约2.7—4.4摄氏度，模型普遍预计植物的最适光合温度将提高约2.5—4.6摄氏度。
然而，该研究的预测显示，未来植物最适光合温度可能仅提高1.2—3.4摄氏度。这意味着，现有模型可能高估了植物未来约26%—40%的耐热能力。
“因此，如果植物对高温的适应能力没有模型假设的那么强，未来气候变暖带来的负面影响可能会比预期更早出现。”许重阳说，更重要的是，研究结果提醒科学家，未来预测植物吸碳能力时不能只盯着温度，水分利用效率、叶面积变化以及植物如何调配水资源，可能比耐热能力本身更重要。
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