研究发现植物正在进行更多的光合作用以应对大气中更多的二氧化碳

发表于 3年以前 | 总阅读数：763 次

随着人类活动导致更多的二氧化碳被排放到大气中，科学家们一直在争论，植物是否正在通过更多的光合作用和吸纳比它们已经做的更多的二氧化碳来做出反应--如果是这样，是一点还是很多？现在，由劳伦斯伯克利国家实验室（伯克利实验室）和加州大学伯克利分校领导的一个国际研究小组使用了一种结合遥感、机器学习和陆地生物圈模型的新方法，发现植物确实在进行更多的光合作用，从1982年到2020年，全球光合作用将增加12%。在同一时期，全球大气中的二氧化碳浓度增长了约17%，从百万分之360增至百万分之420。

光合作用增加12%，意味着植物每年从大气中取出14拍克（10的15次方克）的额外碳，大约相当于2020年全世界燃烧化石燃料所排放的碳。并非所有通过光合作用从大气中取出的碳都储存在生态系统中，因为许多碳后来又通过呼吸作用释放回大气中，但该研究报告指出，光合作用的增加与全球碳储存的增加之间存在直接联系。该研究发表在《自然》杂志上。

该研究的主要作者、伯克利实验室的科学家Trevor Keenan说："这是一个非常大的光合作用的增量，但它远远不能消除我们投入大气中的二氧化碳量。无论如何，它都不能阻止气候变化，但它有助于我们减缓气候变化。"

由于二氧化碳在大气中停留的时间比驱动全球变暖的其他温室气体要长几十年，减少二氧化碳的努力对缓解气候变化至关重要。通过光合作用，植物和土壤封存了每十年因燃烧化石燃料而释放到大气中的大约三分之一的二氧化碳排放量。

在光合作用中，植物打开其叶子表面的小孔，从空气中吸取二氧化碳，并生产自己的食物。为了测量这种光合作用活动，科学家们可以把一片叶子放在一个封闭的房间里，对里面空气中不断下降的二氧化碳含量进行量化。但是，要测量整个森林吸收了多少二氧化碳则要困难得多。

通过诸如AmeriFlux这样的举措，一个由美国能源部在伯克利实验室的AmeriFlux管理项目协调的测量点网络，来自世界各地的科学家已经在森林和其他生态系统中建造了500多座微气象塔，以测量大气与植被和土壤之间的温室气体交换。虽然这些通量塔可以帮助估计光合作用率，但它们很昂贵，因此地理覆盖面有限，而且很少有长期部署的。

这就解释了为什么科学家们依靠卫星图像来绘制地球上有多少地方是绿色的，从而被植物覆盖，这使他们能够推断出全球光合作用活动。但是，随着二氧化碳排放量的增加，这些仅仅基于绿色的估计存在它不精确的问题。卫星图像可以捕捉到额外的绿色，以说明植物由于加速生长而长出的额外叶片。但它们往往没有考虑到每片叶子的光合作用效率的提高。而且，这种效率的提高与二氧化碳在大气中积累的速度不一样。

以前估计光合作用率如何应对二氧化碳浓度增加的努力发现，结果差异很大，从低端的几乎没有影响，到高端的非常大的影响。

因此，基南和他的研究小组采取了一种新的方法：他们回顾了全球碳项目近三十年的碳汇估计。他们将这些数据与1982年至2012年间拍摄的地球卫星图像的预测以及利用大气和土地之间的碳交换进行碳汇估算的模型进行了比较。

他说："我们对增加12%的估计正好在其他估计的中间。在产生我们的估计的过程中，它使我们能够重新审视其他的估计，并理解为什么它们会过大或过小。这让我们对我们的结果充满信心。"

虽然这项研究强调了保护目前正在帮助减缓气候变化速度的生态系统的重要性，但基南指出，目前还不清楚森林将继续执行这项服务多久。

"就植物如何继续应对不断增加的二氧化碳而言，我们不知道未来会发生什么。我们预计它将在某个时候饱和，但我们不知道什么时候或达到什么程度。到那时，土地汇抵消我们排放的能力将大大降低。而土地汇是目前我们应对气候变化的工具箱中唯一基于自然的解决方案。"