树木“出汗”保持凉爽

在极端热浪期间,一种桉树通过释放水分来应对

Parramatta red gum trees growing in climate-controlled pods.

在气候受控的容器中生长的帕拉玛塔红胶树。

马克·G·乔尔克,西悉尼大学

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澳大利亚部分地区最近的夏季气温高到足以融化沥青。随着全球变暖加剧热度和气候事件的强度,许多植物可能无法应对。但一项新的研究发现,至少有一种桉树可以通过在其他基本过程逐渐减弱时继续“出汗”来承受极端高温。

当植物将阳光转化为食物,或进行光合作用时,它们会通过叶片上的气孔吸收二氧化碳。这些气孔也通过蒸腾作用释放水分,从而在植物中循环养分,并通过蒸发帮助植物降温。但已知异常高温会大大降低光合作用——大多数现有的植物模型表明,这也应该减少蒸腾作用,使树木面临致命过热的危险。由于科学家很难在自然环境中控制和改变树木的条件,因此对于个别物种如何处理这种情况知之甚少。

纽约州立大学环境科学与林业学院的生态学家约翰·德雷克和他的同事在澳大利亚里士满的大型气候受控塑料容器中种植了十二棵帕拉玛塔红胶树 (Eucalyptus parramattensis),这些容器将树木与周围的森林隔离了一年。其中六棵树在环境气温下生长,另外六棵在比环境气温高三摄氏度的温度下生长。研究人员对所有 12 棵树的地表土壤停止供水一个月,以模拟轻度干旱,然后诱发为期四天的“极端”热浪:他们将一半容器(三个环境温度和三个较温暖的容器)中的最高温度提高到 44 摄氏度。


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面对人为热浪的树木的光合作用几乎停止了。但令研究人员惊讶的是,这些树木继续以接近正常水平的速率蒸腾,有效地为自己及其周围环境降温。德雷克和他的同事在二月份在线发表在《全球变化生物学》杂志上的报告中称,在较温暖条件下生长的树木与其他树木一样表现良好,并且在热浪过后,光合作用速率反弹至正常水平。

研究人员认为,帕拉玛塔红胶树之所以能够有效地“出汗”——即使没有光合作用——是因为它们特别擅长利用土壤深处的水分。但德雷克表示,如果同时发生热浪和严重干旱,地下水耗尽,这些树木可能就不会那么幸运了。

其他科学家称这一发现令人鼓舞。“这绝对是个好消息,”劳伦斯伯克利国家实验室的生态学家特雷弗·基南说,他没有参与这项研究。“了解这如何转化为其他物种将非常有趣,”他补充道。德雷克希望对北美常见的树木进行类似的实验。

亚斯敏·萨普拉克格鲁Live Science的特约撰稿人,报道健康、神经科学和生物学。她的作品曾发表在大众科学, ScienceSan Jose Mercury News。她拥有康涅狄格大学的生物医学工程学士学位和加州大学圣克鲁兹分校的科学传播研究生证书。

更多作者:亚斯敏·萨普拉克格鲁
大众科学杂志第318卷第5期本文最初以“会出汗的树木”为标题发表在大众科学杂志第318卷第5期(),第21页
doi:10.1038/scientificamerican0518-21
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