热浪扑面,研究:树暂停光合作用,开始“喝水出汗”保护叶子

发表时间:2018-02-26

人类对夏天的酷热高温越感难耐,树木也是。澳洲科学家实验发现,为了避免热浪扑来“中暑”,树木会停止进行光合作用,改以“大量喝水出汗”也就是蒸散作用来避免叶子被灼伤。换句话说,如果大面积热浪持续侵袭原始森林区,这些沉默士兵为地球吸收二氧化碳的能力将明显降低。

夏天的澳洲是极易受热浪侵袭的危险地区,上个月就有不少地方高温突破历史纪录、发生森火,甚至有数以百千计的蝙蝠宝宝因承受不住高温而被艳阳烘烤致死。

据维基百科资料,澳洲森林覆盖面积达 1,470,832 平方米,为了研究这些树木如何应对极端热浪气候,西悉尼大学(western sydney university)团队进行一项长达一年的研究,实验工具是位于大学内一种称为“Whole Tree Chambers”的独特系统,整棵树完全包覆在一个封闭环境,生长至 9 米高,研究人员可以控制温度、土壤湿度、二氧化碳水准、灌溉量等,以精确测量树木的光合作用、水分利用率。

12 棵实验桉树于封闭系统中生长 12 个月,其中 6 棵树所处环境温度与周遭相同,另外 6 棵则比平均温度高 3℃;等树木成长超过 6 米后,研究人员停止灌溉 1 个月使表层土壤变干,接着连续 4 天将 12 棵树暴露在高温 43℃ 下。

▲ 在“Whole Tree Chambers”系统成长的树。(Source:影片截图)

研究人员发现,当树木面临这种不寻常的热浪时,就像人类会大量补充水分并流汗,树也开始往地下 1.5 米深处拼命“找水喝”,并透过较高速率的蒸散作用(transpiration)持续释放水分以保持凉爽、避免叶子被高温灼伤;此外,热浪侵来的 24 小时内,树木迅速提高叶子损坏的耐热度至少达 2℃。

一般而言,植物于干燥条件下通常会停止蒸发以节约用水,且光合作用与蒸散作用进行的速率应该密切相关,但新研究指出,当面临热浪时,树木选择继续喝水以避免树叶被烧坏,且光合作用暂时停止了,树木全身心投入蒸散作用。

能随机应变、保护自己在热浪下生存的桉树令科学家感到惊讶,这代表只要桉树能持续获得水分,它们就可抵御热浪;但研究作者之一 John Drake 也提醒,一旦酷热天气与干旱结合在一起,树的高潜在死亡率就会浮现,如果极端气候持续扰动,这些一直沉默守护地球的斗士终有一天也会扛不住。

团队接着准备对其他树种进行研究,以确认这是桉树的独有行为,还是所有树木面临热浪时都有这种应对措施。研究已发布在《Global Change Biology》期刊。

  • How Australian trees beat extreme heat by sweating
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  • Trees tolerate extreme heat by ‘sweating’, but they also stop absorbing carbon from air: Study

(首图来源:西悉尼大学)