在这个变暖的国际里，全国际的森林会发生什么？由于大气中添加的二氧化碳而生长得愈加高大？又或许由于极点温度和降水，生长遭到抑制？这一切都取决于光合作用和树木细胞生长这两个树木生长约束因素中，哪个占据主导地位。这是树木生物学中的一个基本问题，但长久以来，答案却不太清楚。
在本周的《科学》杂志上，由犹他大学的研讨人员领导的一项研讨发现，真正约束树木生长的一般不是光合作用，而是细胞生长。这表明在气候改变中，咱们需求从头思考猜测森林生长的方法：未来的森林可能无法像咱们幻想的那样从大气中吸收那么多的碳。
“一棵树的生长就像马车在路上向前移动，”领导这项研讨的William Anderegg教授说，“但咱们基本上不知道常见的‘马’究竟是光合作用仍是细胞膨大和割裂。”
咱们在小时候就学习了树木生长的基础知识。树木经过光合作用生产食物，将阳光、二氧化碳和水转化为树叶和木材。不过，这个故事还有更多内容。要将从光合作用中取得的碳转化为树木，需求树木细胞膨大和割裂。
树木经过光合作用从大气中获取碳，这是树木的碳源；随后，树木使用这些碳来建造新的树木细胞，这是树木的碳汇。
假如树木的生长是受碳源约束的，那么它的约束因素只在于树木能够进行多少光合作用，那么在数学模型中能够相对容易地猜测树木的生长。因而，大气中不断上升的二氧化碳应该会缓解这种约束，让树木长得更高大，对吧？
但假如相反，树木的生长是由碳汇决议的，那么树木的生长速度只能与细胞割裂的速度相同快。许多因素能够直接影响光合作用和细胞生长速率，包括温度、可获取的水和养分。因而，假如树木生长由碳汇决议，模仿树木的生长时，就必须把这些因素对碳汇的影响包括在内。
研讨人员经过比较北美、欧洲、日本和澳大利亚的树木的碳源和碳汇来查验这个问题。丈量碳汇相对容易，研讨人员从包括生长记录的树木中收集样本。丈量树木年轮上每个环的宽度，基本上能够重建树木生长的进程。
相比之下，丈量碳源虽然是可行的，但愈加困难。源数据是使用 78 个至少9米高的涡度协方差塔丈量的，这些塔在三个维度上丈量森林树冠顶部的二氧化碳浓度和风速。基于这些丈量和其他一些计算，科研人员能够估算出森林林分的总森林光合作用。
研讨人员剖析了他们收集的数据，试图寻找依据证明树木生长和光合作用是相互相关或耦合的进程。但是，他们没有找到这样的联系。当光合作用添加或减少时，树木生长没有随之改变。
“在树木生长遭到资源约束的情况下，估计光合作用和树木生长之间会呈现强耦合，”论文第一作者Antoine Cabon博士说，“但是咱们首要观察到的却非强耦合，这使咱们得出结论证明树木的生长不是由碳源决议的。”
令人惊奇的是，这种解耦脱钩现象呈现在全球环境中。研讨人员的确已估计会在某些地方看到一些脱钩，但他们没想到这种解耦形式如此遍及。
研讨人员感兴趣的是，什么条件导致更强或弱的解耦。例如，结果实和开花的树木与针叶树表现出不同的碳源碳汇联系。森林中的多样性添加了耦合，而密布的、互相掩盖的叶冠减少了耦合。
这项研讨还发现，碳源与碳汇的问题取决于树木所在的环境和气候，这意味着气候改变可能会重塑国际森林资源和碳汇约束的分布图。
这项研讨带来的一个重要洞见是，在使用数学方程和植物特征来估计未来森林生长时，可能需求更新植被模型，由于现在几乎所有模型都假设树木的生长是由碳源决议的。
例如，现在的植被模型猜测，跟着大气中二氧化碳含量的添加，森林将愈加茁壮地生长。但是事实上，树木的生长一般遭到约束，这意味着关于许多森林来说，实际上森林可能不会跟着二氧化碳的添加而变多。
现在森林吸收和贮存了全球二氧化碳排放量的四分之一。但假如森林增长放缓，森林吸收碳和减缓气候改变的能力也会下降。因而，这项研讨提醒咱们，缓解气候危机可能要比咱们幻想得更具挑战性。
参考资料：
[1] What we’re still learning about how trees grow。 Retrieved May 9， 2022 from https：//www.eurekalert.org/news-releases/951889
[2] Antoine Cabon et al。， （2022） Cross-biome synthesis of source versus sink limits to tree growth。 Science DOI： 10.1126/science.abm4875
本文来自药明康德
