虽然温室气体污染有许多负面影响,但有一个潜在的好处:二氧化碳是植物的食物。随着大气中CO2含量的上升,一些植物预计将迎来疯长。
这不光是说植被会变多。它还可能有助于抵消部分碳污染,因为植物会从空气中吸收碳并将其储存在根部、叶子和树干中。
但账没那么好算,并不是碳越多,绿色就越多。除此之外,就像人不能光吃高能量的碳水一样,植物也需要氮和铁等营养物质才能生长。如果空气中漂浮着更多的碳“食物”,植物,尤其是活得久的树,能否利用它呢?
英国一片19世纪中叶就有的橡树林提供了一些答案。在那里,科学家们见证了树木的适应天赋。本周在《美国国家科学院院刊》上公布的结果表明,至少某些树种,即使是老树,也天生有办法利用多出来的碳。这对树木和气候来说都是好消息。
“这些发现表明,树木在优化生长方面比我们原先想的更灵活,并且只要土壤养分供应不断,它们在高CO2大气环境下依然能灵活应对,”参与该研究的英国布里斯托大学博士后研究员迈克尔·雷说道。
有些养分对植物生长特别关键。这也是农民往土里掺肥料的原因之一,而富含铁的鲸鱼粪便能催生藻华。此外还有氮,它是叶绿素的基本材料,这种绿色色素对光合作用至关重要,植物靠它把阳光、水和二氧化碳变成糖和氧气。
树木主要有三招来多吸收这些养分。它们能多长根,伸到土壤更多地方;往土里释放化学物质,让微生物疯狂进食,从而释放养分;或者多跟土壤里的共生真菌打交道,让它们跟树换碳和养分。
为了看看老树在温室气体水平飙升时还有没有本事使唤这些招数,雷伊和同事们把目光投向了英格兰中部一片180年的老林子。自2017年起,那边的科学家就一直往成熟橡树周围的空气里打额外的CO2,想模拟本世纪中叶预计的温室气体水平,这项目叫伯明翰森林研究所自由空气二氧化碳富集实验。
2020年和2021年,科学家们来回采了树木和土壤的样本,想看看这些被CO2喂饱的树在找养分的时候,跟没处理过的树有没有两样。
结果发现,这些老橡树还真能学新招。科学家找到证据,那些吸了气的树确实用了三种招数来多弄点氮。而且,这些树还会按一年里不同时候的情况换着法子来,整得跟跳复杂的舞似的,而不是老重复一个动作。
“根系不只是从土壤里吸收养分和水分,而是展现出一种聪明又灵活的舞步,这涉及通过全年不同的找养分策略,跟土壤微生物搞精打细算的取舍,”雷伊说道。
跟当前CO2浓度下的树木一比,植物根系往土里释放了更多喂微生物的碳,尤其是在夏季生长高峰期,这时候微生物最活跃,而树木因为白天更长,碳多得用不完。
相比之下,在秋季,当树木落叶时,科学家看到共生真菌网络(即外生菌根)长得更旺。这些真菌特擅长分解枯枝落叶这类东西,把养分释放出来。在高碳环境里,树木长出的这些真菌量是原来的3.6倍。
与此同时,碳含量更高的树木也在生长出根系分支更密集的根系,这或许能帮助植物探索更多可能蕴含养分的土壤空隙。
这一新发现表明,在养分充足的地方,“成熟的温带森林可能在对抗气候变化中发挥关键作用,”参与这项研究的埃克塞特大学科学家伊恩·哈特利表示。
但这在一定程度上取决于,当树木用尽各种办法从土壤中获取更多养分时,是否最终会耗尽土壤的养分。科学家指出,这还需要进一步研究。
雷伊等人著。“升高的CO2改变了成熟温带森林中用于养分获取的地下碳投资的相对比例。”《美国国家科学院院刊》。2025年7月15日。
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