多樣化的植物用水策略使森林更能抵御極端干旱

為了更清楚地描繪全球氣候變化將如何影響地球生態(tài)系統(tǒng)，一個由 80 名國際研究科學(xué)家組成的團(tuán)隊著手完成一項無與倫比的實驗：迫使世界上唯一的封閉雨林——位于亞利桑那大學(xué)生物圈 2 中——通過四長達(dá)一個月的受控干旱和恢復(fù)。

他們的研究結(jié)果于本周發(fā)表在《科學(xué)》雜志上，顯示雨林的碳儲存量下降了大約 70%——這說明了人們對隨著氣候變化的進(jìn)展森林從大氣中捕獲和儲存二氧化碳的能力的擔(dān)憂。然而，人們發(fā)現(xiàn)一個由水資源利用策略和土壤相互作用構(gòu)成的錯綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)支持森林在面臨極端干旱時的穩(wěn)定性。

“森林是，在某些方面，驚人的彈性旱情，”勞拉梅雷迪思，對項目三根導(dǎo)線中的一個，并在助理教授自然資源學(xué)院和環(huán)境的農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)學(xué)院。

生物圈 2 的玻璃封閉熱帶雨林在七個網(wǎng)球場大小的區(qū)域內(nèi)容納了 90 種植物，使研究人員能夠模擬完整的生態(tài)系統(tǒng)干旱。

這項名為“水、大氣和生命動力學(xué)”的實驗——或 WALD，在德語中是“森林”的意思——旨在捕獲整個干旱和再濕過程中可能的每一點數(shù)據(jù)。在大約 3 英畝的熱帶雨林中放置了近 2 英里的聚四氟乙烯管和超過 133 個傳感器，以同時收集從大氣和植被中的碳庫到微生物組和深水土壤過程的所有內(nèi)容的測量值。

“我們使用穩(wěn)定同位素來追蹤碳和水在正常條件和嚴(yán)重干旱下通過生態(tài)系統(tǒng)的運動，這揭示了令人驚訝的植物生態(tài)系統(tǒng)相互作用，”梅雷迪思說。“重要的是，個別植物對干旱的反應(yīng)并不完全相同。有些植物對干旱高度敏感，并迅速減緩其關(guān)鍵的碳和水循環(huán)以確保安全，而另一些植物則更能耐受干旱，即使在風(fēng)險更大的情況下也能保持其功能干旱條件。”

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