由英国生态与水文中心(Centre for Ecology & Hydrology)领导的新研究表明，植物呼吸是碳排放的一个更大来源，随着全球变暖，这可能会降低地球陆地表面吸收化石燃料燃烧所产生的碳排放能力。这些发现是基于GlobResp综合数据库得出的。将这些数据与现有的全球陆地碳循环的计算机模型结合起来显示，植物呼吸一直是向大气释放二氧化碳的潜在低估来源。研究表明，在全球范围内，植物呼吸的碳释放量可能比之前预测的要高出30%左右。由于全球平均气温上升，研究人员还估计呼吸作用将显著增加。这种增加可能会降低全球植被未来抵消燃烧化石燃料造成的二氧化碳排放能力。
博科园-科学科普：植物既吸收二氧化碳又通过呼吸释放，在应对气候变化的过程中，这两个过程中的任何一个都发生了变化，这对生态系统吸收化石燃料燃烧产生的二氧化碳的程度有着深远的影响。发现植物呼吸造成的二氧化碳呼吸损失比之前的估计高30%，在全球变暖的情况下，预计会增加更多。长期以来，植物呼吸对大气中二氧化碳的损失一直是生态系统计算机模型的灰姑娘，而二氧化碳通过光合作用获得吸引了人们的注意力。在这里我们解决这个问题，使用广泛的呼吸测量来指导计算机计算碳如何在树木和植物中循环。这项研究是多年来实地科学家、建立全球陆地表面运行的计算机模型的科学家和评估预期未来气候变化的研究人员之间的密切合作的结果。
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这项研究使用了全球100多个偏远地区的植物呼吸数据，从澳大利亚的炎热沙漠到北美和欧洲的落叶和北方森林，阿拉斯加的北极苔原，以及南美洲、亚洲、非洲和澳大利亚北部的热带森林。这些数据一旦被纳入最新的碳循环模型中，就会为全球植物呼吸的程度以及未来的气候如何影响植物吸收二氧化碳的能力提供前所未有的洞见。现在距离更精确地模拟全球生态系统碳交换的方式已经一步之遥了，事实上，这项研究提供了迄今为止地球上植物释放出的最新和未来碳的最全面的图景。植物呼吸作用的影响比先前的估计高出30%，这表明我们可能需要更全面地审查我们如何对世界各地的植物进出的碳流动进行建模。
研究表明在更温暖的环境下，植物通过更有效地利用碳来吸收更多的二氧化碳。植物在光合作用中吸收或“固定”大气中的二氧化碳，有些碳用于植物生长，有些用于呼吸，植物分解糖来获取能量。在光合作用过程中，二氧化碳(CO2)的释放与光合作用中碳的固定之间的平衡影响着植物的生长。在全球范围内，这种平衡也影响着全球的碳平衡——与大气中的自由相比，生物体内储存的碳量是多少。光合作用相对于呼吸作用的速率越快，生态系统吸收大气碳的速率就越大。当二氧化碳从人类输入的大气中上升，导致地球变暖，光合作用和呼吸之间的平衡就会在个别植物中发生变化。
在本周发表在《美国国家科学院院刊》上的一项新研究中，研究人员发现，在更温暖的环境中，植物会改变它们如何利用碳来促进生长。通过使用更多的二氧化碳来促进生长，植物在其叶子和茎上把更多的二氧化碳从大气中固定下来。以前科学家们测量了在给定温度下光合作用和呼吸速率之间的简单比率，以估计植物的反应。然而，研究小组发现了第三个决定碳排放比的基本因素，即“碳分配效率”。这项由伦敦帝国理工学院和埃克塞特大学的研究人员领导的新研究应该能让科学家们更准确地利用碳分配效率预测植物对气候变化的反应。这个因素决定了在光合作用中吸收二氧化碳后会发生什么——是用于生长还是用于呼吸。
研究小组发现，随着温度的升高，植物可以为生长分配更多的碳，从而有效地提高它们的“净碳收益”。预测生态系统响应：为了找到答案，结合了数学模型和实验室海藻实验的数据，还研究了不同的植物种类，包括陆地上的和水中的，并得出结论，变暖导致的碳分配效率的提高是一个普遍现象。该研究的合著者之一，帝国理工学院生命科学系的Samraat Pawar博士说：在水生和陆生生态系统中，植物可能比以前认为的更有能力补偿变暖对碳固定的负面影响，研究提供了一种新的方法来更好地预测变暖对单个植物以及最终整个生态系统的碳固定影响。
博科园-科学科普｜参考期刊：Nature Communications，美国国家科学院院刊｜研究/来自：英国生态与水文中心，伦敦帝国理工学院
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