本报讯（记者陈彬）你知道吗？树木不仅会呼吸，还会根据温度自动调节呼吸强度。近日，清华大学地球系统科学系副教授王焓团队联合澳大利亚、英国、美国等多国科研人员，首次提出基于生态进化最优性原则的理论模型，解释和预测了树干呼吸的热适应性，同时构建了全球植物树干呼吸数据库。相关研究证实了树干呼吸存在普遍的热适应现象。相关成果近日在线发表于《科学》。
研究发现，到2100年，树干呼吸热适应有望降低陆地生态系统24%至46%的碳排放，对缓解气候变化具有重大意义。
近年来，王焓团队基于生态进化最优性原则，将树干呼吸与叶片水分供应动态关联，提出了水分黏滞阻力和蒸腾速率驱动调节全球树干呼吸时空变异的全新理论模型。在该理论中，树干呼吸速率应与蒸腾速率呈正比并受水分黏滞阻力的影响，从而确保植物碳利用效率的最大化。基于该理论模型，研究团队作出关于树干呼吸热敏感性的关键预测，即环境温度每升高1摄氏度，单位质量的基础呼吸速率下降约10.1%，生长温度下的呼吸速率下降约2.3%。
为进一步验证理论，研究团队构建了全球植物树干呼吸数据库。该数据库涵盖了全球各气候区68个野外站点、187个物种的8782组观测数据以及一项升温实验数据。观测结果证实了理论模型的可靠性。
随后，研究团队通过季节性观测和温室增温实验，在个体尺度验证了树干呼吸的热适应现象。此外，在5项树种幼苗的增温实验中，所有实测结果均与理论预测值高度一致。
研究团队进一步评估了树干呼吸热适应对全球陆地生态系统碳通量的影响。结果显示，当前全球树干呼吸年碳排放量约为270亿吨，相当于人为排放的2至3倍。应用于未来气候变化情景分析，在考虑热适应的机制下，至2100年，树干呼吸预测值将降低24%至46%的碳排放。
研究表明，现有地球系统模型因忽略树干呼吸热适应机制，可能显著高估气候-碳正反馈效应。这一发现为修正全球碳预算和气候预测提供了关键理论基础和数据支持。
下一步，研究团队将深入探究土壤水、二氧化碳浓度等环境因子及植物水力特征等内在因素的影响，阐明树干呼吸热适应的具体机制，并将生态进化最优性理论框架及树干呼吸的热适应特性整合到地球系统模型中。这些工作将显著提升全球碳循环动态模拟的准确性，助力气候治理决策。
相关论文信息：
10.1126/science.adr9978
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