世界各地的生態系統都在悄無聲息地呼吸著。
植物吸收二氧化碳用於光合作用。與此同時，在它們生長和燃燒能量的過程中，它們又會將二氧化碳釋放回空氣中，這個過程被稱為呼吸作用。這種情況發生在熱帶雨林、草原、苔原和沙漠中——任何有植被的地方。
目前，平均而言，世界陸地生態系統儲存的碳多於釋放的碳。事實上，科學家估計它們吸收了人類燃燒化石燃料所產生的所有碳排放量的至少三分之一。這使得自然生態系統成為阻止氣候變化的關鍵資源。
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但科學家們擔心，氣溫上升最終可能會破壞碳吸收和碳排放之間的微妙平衡。
當氣溫足夠高時，光合作用和呼吸作用都會開始下降。但光合作用開始下降的溫度遠低於呼吸作用——通常在 64 到 82 華氏度之間達到峰值，具體取決於植物的型別。
當這種情況發生時——光合作用下降而呼吸作用繼續增加——生態系統可能會開始釋放比吸收更多的碳。
一項新研究警告說，對於世界大部分地區來說，這個臨界點可能比預期的更近。它表明，如果溫室氣體繼續以目前的速度上升，那麼在短短幾十年內，世界上近一半的陸地生態系統可能會跨越溫度閾值。
“許多國家都依賴生物圈來抵消它們的部分排放，”主要研究作者、北亞利桑那大學的科學家凱瑟琳·達菲說。“我認為這項研究表明，這種抵消作用比我們之前意識到的要脆弱得多，而且我們比之前意識到的更接近潛在的氣候臨界點。”
該研究提取了來自遍佈世界各地的科學感測器網路的資料，該網路被稱為FLUXNET 網路。這些感測器測量各種大氣變數，包括溫度、溼度和當地二氧化碳水平。
透過分析來自世界各地的資料，達菲和她的同事們能夠確定不同型別的生態系統如何應對當地溫度的變化。透過建立這種關係，他們可以預測隨著氣候持續變暖，全球生態系統可能會如何變化。
如果不採取任何措施來遏制溫室氣體排放並減緩全球變暖，地球上多達 45% 的自然陸地生態系統可能會跨越臨界點。
作者警告說，這還不是唯一壞訊息。
近年來，一些科學家推測，植物可能會隨著時間的推移適應全球變暖——也許會調整為在更高的溫度下進行光合作用。新的研究表明，到目前為止，這種情況還沒有發生。
該研究還表明，二氧化碳水平上升也沒有起到太大作用。
由於植物利用二氧化碳進行光合作用，二氧化碳的增加理論上可以促進植物的生長。但許多專家警告說，這些好處可能會被氣候變化的其他負面影響所抵消。到目前為止，資料似乎支援這種觀點。
這項新的研究側重於光合作用和呼吸作用之間的關係。但是，還有許多其他因素會導致生態系統開始釋放碳——主要是森林砍伐、野火或乾旱等重大幹擾。
事實上，其他最近的研究警告說，這些型別的干擾正在威脅全球碳匯。
最近的一項研究發現，全球草原現在產生的碳與它們吸收的碳一樣多，這主要是由於土地利用的變化和農業的擴張（氣候電訊，1月6日）。其他研究發現，森林砍伐正日益威脅著世界各地熱帶森林的碳匯。
但仍有理由抱有希望。
研究指出，目前，世界上只有大約 10% 的自然生態系統達到了溫度臨界點——而且通常一次只持續一兩個月。
而且，高升溫情景——例如新研究警告的那種情景——絕非不可避免。該研究表明，如果世界設法堅持其氣候目標，將全球氣溫控制在比工業化前水平高出約 2 攝氏度的範圍內，那麼世界自然生態系統將在很大程度上得到保護。
但達菲指出，這項新的研究應該作為一個警告，即世界自然碳匯並非堅不可摧。
“我們需要非常清楚地認識到生態系統服務的脆弱性——不僅僅是碳封存，還有生物圈提供的所有其他服務，”她說。“因為它是一個活生生的、呼吸著的地球組成部分。”
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