樹木“出汗”保持涼爽

在極端熱浪期間,一種桉樹透過釋放水分來應對

Parramatta red gum trees growing in climate-controlled pods.

在氣候受控的容器中生長的帕拉瑪塔紅膠樹。

馬克·G·喬爾克,西悉尼大學

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澳大利亞部分地區最近的夏季氣溫高到足以融化瀝青。隨著全球變暖加劇熱度和氣候事件的強度,許多植物可能無法應對。但一項新的研究發現,至少有一種桉樹可以透過在其他基本過程逐漸減弱時繼續“出汗”來承受極端高溫。

當植物將陽光轉化為食物,或進行光合作用時,它們會透過葉片上的氣孔吸收二氧化碳。這些氣孔也透過蒸騰作用釋放水分,從而在植物中迴圈養分,並透過蒸發幫助植物降溫。但已知異常高溫會大大降低光合作用——大多數現有的植物模型表明,這也應該減少蒸騰作用,使樹木面臨致命過熱的危險。由於科學家很難在自然環境中控制和改變樹木的條件,因此對於個別物種如何處理這種情況知之甚少。

紐約州立大學環境科學與林業學院的生態學家約翰·德雷克和他的同事在澳大利亞里士滿的大型氣候受控塑膠容器中種植了十二棵帕拉瑪塔紅膠樹 (Eucalyptus parramattensis),這些容器將樹木與周圍的森林隔離了一年。其中六棵樹在環境氣溫下生長,另外六棵在比環境氣溫高三攝氏度的溫度下生長。研究人員對所有 12 棵樹的地表土壤停止供水一個月,以模擬輕度乾旱,然後誘發為期四天的“極端”熱浪:他們將一半容器(三個環境溫度和三個較溫暖的容器)中的最高溫度提高到 44 攝氏度。


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面對人為熱浪的樹木的光合作用幾乎停止了。但令研究人員驚訝的是,這些樹木繼續以接近正常水平的速率蒸騰,有效地為自己及其周圍環境降溫。德雷克和他的同事在二月份線上發表在《全球變化生物學》雜誌上的報告中稱,在較溫暖條件下生長的樹木與其他樹木一樣表現良好,並且在熱浪過後,光合作用速率反彈至正常水平。

研究人員認為,帕拉瑪塔紅膠樹之所以能夠有效地“出汗”——即使沒有光合作用——是因為它們特別擅長利用土壤深處的水分。但德雷克表示,如果同時發生熱浪和嚴重乾旱,地下水耗盡,這些樹木可能就不會那麼幸運了。

其他科學家稱這一發現令人鼓舞。“這絕對是個好訊息,”勞倫斯伯克利國家實驗室的生態學家特雷弗·基南說,他沒有參與這項研究。“瞭解這如何轉化為其他物種將非常有趣,”他補充道。德雷克希望對北美常見的樹木進行類似的實驗。

亞斯敏·薩普拉克格魯Live Science的特約撰稿人,報道健康、神經科學和生物學。她的作品曾發表在大眾科學, ScienceSan Jose Mercury News。她擁有康涅狄格大學的生物醫學工程學士學位和加州大學聖克魯茲分校的科學傳播研究生證書。

更多作者:亞斯敏·薩普拉克格魯
大眾科學雜誌第318卷第5期本文最初以“會出汗的樹木”為標題發表在大眾科學雜誌第318卷第5期(),第21頁
doi:10.1038/scientificamerican0518-21
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