本报记者 邓晖
本报北京6月13日电(记者邓晖)你知道吗？树木不仅会呼吸，还会根据温度自动调节呼吸强度。近日，清华大学地球系统科学系王焓副教授团队联合澳大利亚、英国、美国等国科研人员，首次提出基于生态进化最优性(EEO)原则的理论模型，解释预测了树干呼吸的热适应性，构建了全球植物树干呼吸数据库，证实了树干呼吸存在普遍的热适应现象。相关成果以《树干呼吸热适应表明气候-碳反馈作用的减弱》为题，在线发表于国际期刊《科学》。
树干呼吸释放的二氧化碳是陆地生态系统碳排放的重要来源之一。传统观点认为，温度升高会显著增强树木呼吸作用，从而加剧气候变暖。然而，近年来的研究表明，植物可通过热适应机制来减弱呼吸作用对升温的响应。尽管对叶片和根系的热适应已有较多研究，但树干是否存在类似的热适应现象，其背后的生理调节机制是什么，这种适应如何影响长期气候变暖背景下的全球碳循环？这些问题的解答，对准确预测未来气候变化至关重要。
近年来，上述研究团队基于生态进化最优性(EEO)原则，创新性地将树干呼吸与叶片水分供应动态关联，提出了水分粘滞阻力和蒸腾速率驱动调节全球树干呼吸时空变异的全新理论模型。在这一理论中，树干呼吸速率应与蒸腾速率呈正比，并受水分粘滞阻力的影响，从而确保植物碳利用效率的最大化。
为进一步验证理论，研究团队构建了全球树干呼吸数据库，涵盖全球各气候区68个野外站点、187个物种的8782组观测数据，以及一项升温实验数据。通过季节性观测和温室增温实验，研究团队在个体尺度验证了树干呼吸的热适应现象，进一步评估了树干呼吸热适应对全球陆地生态系统碳通量的影响。
研究结果显示，当前全球树干呼吸年碳排放量达27.4±5.9 PgC，相当于人为排放的2～3倍，到2100年，树干呼吸热适应有望降低陆地生态系统24%～46%的碳排放，对缓解气候变化具有重大意义。研究表明，现有地球系统模型因忽略树干呼吸热适应机制，可能显著高估气候-碳正反馈效应。这一发现为修正全球碳预算和气候预测提供了关键理论基础和数据支持。
下一步，团队将深入探究土壤水等环境因子及植物水力特征等内在因素影响，阐明树干呼吸热适应的具体机制，并将生态进化最优性(EEO)理论框架及树干呼吸的热适应特性整合到地球系统模型中。这些工作将显著提升全球碳循环动态模拟的准确性，助力气候治理决策。
