作者:Bettina Engelbrecht 来源:《自然》 发布时间:2012-11-26 14:30:22
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干旱损害树的水运输系统
损害水运输系统,导致水力失效

 
干旱让这些白云杉更易受疾病和虫害的威胁。
 
图片来源:Steven Katovich/USDA Forest Service
 
树常常昂首站立,庄严肃穆几个世纪,但是,如今很多树木却徘徊在生死边缘。一项新研究显示,气候越发干燥——在很多地区,全球气候变化带来的一个可预测结果——使得一些树的水运输系统遭到损害。
 
“我们能够预测,将来有更多的树木顶梢枯死。”德国拜罗伊特大学热带雨林生态学家Bettina Engelbrecht指出,“没有森林能幸免于难。”
 
树木向上运输水分主要通过木质部,从树根到树顶延伸有一系列微小的管道,这些管道就像大吸管,源源不断地输送着水分。树叶上的气孔使水分能够蒸发,而蒸腾作用又将水“拉上”树顶。不过,如果空气更干燥或者土壤中没有充足的水分,这个过程便会加快。
 
干旱会带来很多问题,不仅仅是树木必须获取自身需要的水分,而且如果树木从土壤中获取水分太困难,就会有气泡从周围组织中进入木质部。气泡会阻碍输水通道,最终完全阻断水流动,造成一种名为水力失效的惨剧。
 
为了找出哪种树木最易处于水力失效的风险中,德国乌尔姆大学功能植物解剖学家Steven Jansen及其同事查阅了科学文献,收集了全世界81个地区的226棵树的水运输系统资料。研究人员估算出了每种树的安全界限。
 
科学家之前预测,生活在干旱地区的树木可能有更大的安全边际量,这是因为它们已经适应了干旱的气候。并且他们也猜测,在湿润气候中生存的树会更脆弱。但实际上,不论生活环境如何,他们研究的树木中70%的安全边际量很小。Jansen研究小组将实验报告发表在近期出版的《自然》杂志上。
 
总体而言,开花植物(被子植物)比松树及其亲属(裸子植物)面临更大风险。尤其令人担忧的是,科学家一直以为,生长在湿润郊区的树木长势良好,但事实是,无论何时,只要该地区变干燥,树木都承受风险,这与最初的气候状况无关。
 
“所有的树林同样易受影响。”Jansen说,“一旦气候变化,我们将目睹成千上万的树木遭受干旱之苦,甚至死亡。这不仅仅发生在确实干旱的地区。”
 
看上去,树木需要对干旱更加“宽容”。美国地质调查局生态学家Craig Allen 指出:“迅速提升并接近边界,这样一来你能更好地生长,更好地与其他树木竞争。”而且,树木应该逐渐进化,以便能更好应对它们一生中将遇到的各种环境压力。“它们应该将自己调整到与生活环境相匹配。” Allen说。
 
全球气候变暖还会制造出一系列极端气候。研究人员指出,全球气候变化模型显示,地球气温在逐渐升高,而升高的气温也会增加木质部的吸力,并恶化树木的水运输问题。
 
另外,光合作用对全球碳收支极为重要,植物从空气中吸收二氧化碳,然后转化为能量。一旦水运输出现问题,光合作用就会停工,这可能出现致命影响。并且,森林里活着的树能吸收碳,但是死了的树却会做相反的事,Allen表示。(来源:中国科学报  唐凤)
 
 
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