在世界各地，生态系统都在静静地呼吸着。

   植物吸收二氧化碳进行光合作用。与此同时，在生长和燃烧能量的过程中，它们又将二氧化碳释放回空气中，这个过程被称为呼吸作用。其往往发生在雨林、草原、苔原和沙漠等任何有植被的地方。

   目前，平均而言，全球陆地生态系统储存的碳量超过其释放量。事实上，据科学家们估计，它们至少吸收了人类燃烧化石燃料产生的全部碳排放的三分之一。这使得自然生态系统成为遏制气候变化的关键资源。

   但科学家们担心，不断上升的温度最终可能会破坏碳的摄入与输出之间的微妙平衡。

逼近临界点

   毋庸置疑，生态系统作为碳汇的作用程度取决于温度。这是因为生物需要一个最佳温度范围，其间它们可以正常活动。而在这之外，事情便开始走向另一个方向。

   对植物来说，当温度足够高时，光合作用和呼吸作用的速率都开始下降。但是光合作用在比呼吸作用低得多的温度下就会开始减少——根据植物类型的不同，光合作用的最高温度通常在64到82华氏度之间。

   当这种情况发生时，即光合作用下降而呼吸作用继续增加，生态系统可能开始释放出比吸收更多的碳。

   1月13日，美国北亚利桑那大学的Katharyn Duffy和同事在《科学进展》上发表了一项新研究指出，对世界上大部分地区来说，这个临界点可能比预期的更近。研究表明，如果温室气体继续以目前的速度增长，那么全球近一半的陆地生态系统可能会在短短几十年内突破温度阈值。

   “很多国家都依赖生物圈来抵消他们的一些排放，”Duffy指出。“而且我认为这项研究表明，这种抵消比我们之前意识到的要脆弱得多，我们也比之前意识到的更接近一个潜在的气候临界点。”

陆地生态系统将成碳源

   Duffy和同事为植物构建了一个温度依赖曲线，这一模型预测了地球上所有陆地植被对温度变化的反应。

   该模型利用FLUXNET的数据建立，后者是一个监测生态系统碳交换的全球气象传感器网络。这些传感器测量各种大气变量，包括温度、湿度和局部的二氧化碳水平。

   通过分析来自世界各地的数据，Duffy和她的同事能够确定不同类型的生态系统如何响应当地温度的变化。建立了这种关系后，他们就可以预测随着气候持续变暖，全球生态系统可能会发生怎样的变化。

   研究结果表明，这些陆地生态系统转化为碳源的临界点可能在20至30年内到来。

   “地球上所有植物吸收了我们排放的大约30%的碳，陆地生态系统以此提供气候调节‘服务’。如果这种情况不再发生，就会造成一种失控的气候变化率。”Duffy表示，“正是在这种反馈循环中，植物吸收的碳减少了，大气中的碳增加了，气候变暖了。”

   如果不采取任何措施来遏制温室气体排放并减缓全球变暖，那么多达45%的地球的自然陆地生态系统可能会越过临界点。

   即便如此，作者仍警告称，这并不是唯一的坏消息。

   近年来，一些科学家提出了一个理论，即认为随着时间的推移，植物可能能够适应全球变暖的环境——也许能够在更高的温度下进行光合作用。不过，这项新研究表明，到目前为止，这种情况还没有发生。

   该研究还表明，不断上升的二氧化碳水平也没有起到多大作用。因为植物利用二氧化碳进行光合作用，因此从理论上讲，二氧化碳的增加可以促进植物的生长。但许多专家警告称，这些好处可能会被气候变化的其他所有负面影响所抵消。到目前为止，数据似乎支持了这一观点。

碳汇受到威胁

   这项新研究集中在光合作用和呼吸作用之间的关系上。但是，还有很多其他因素可能会导致生态系统开始释放碳，比如森林砍伐、野火或干旱之类的重大干扰。

   事实上，相关研究也警告道，这些干扰正在威胁全球碳汇。

   最近的一项研究发现，全球草原目前产生的碳和它们吸收的碳一样多，这主要归因于土地用途的变化和农业的扩张。其他研究也发现，森林砍伐正日益威胁着世界各地热带森林中的碳汇。

   不过，还是有希望的。

   Duffy及其同事在研究中指出，目前，世界上只有10%的自然生态系统达到了温度临界点，而且通常一次只持续一两个月。

   当然，就像这项新研究警告的那样，升温很高的情况并非不可避免。该研究表明，如果世界各国能够坚持其气候目标，将全球平均气温较工业化前水平升高控制在2摄氏度以内，那么全球的自然生态系统将在很大程度上得到保护。

   但是，Duffy指出，这项新研究应该作为一个警告，即世界上的自然碳汇并非是不可战胜的。

   “我们需要非常了解生态系统服务的脆弱性——不仅仅是碳封存，还包括生物圈所提供的一整套服务，”她说。“因为它是地球上有生命、有呼吸的一部分。”■