北亚利桑那大学 描绘温度临界点的图表，地球上的植物将开始减少它们能够吸收的人为碳排放量
信用:维克多·奥
莱斯克/北亚利桑那大学 根据北亚利桑那大学、伍德威尔气候研究中心和新西兰怀卡托大学的研究人员在《科学进步》杂志上发表的一项新研究，在当前全球变暖的情况下，未来20年内，地球通过植物吸收近三分之一人为碳排放的能力可能会减半
该团队利用全球各大生物群落的测量塔20多年的数据，确定了一个临界温度临界点，超过该临界点，植物捕捉和储存大气碳的能力——一种被称为“陆地碳汇”的累积效应——随着温度的持续上升而下降
陆地生物圈——陆地植物和土壤微生物的活动——负责地球的大部分“呼吸”，交换二氧化碳和氧气
全球的生态系统通过光合作用吸收二氧化碳，并通过微生物和植物的呼吸作用将其释放回大气
在过去的几十年里，生物圈吸收的碳比释放的碳多，缓解了气候变化
但随着破纪录的气温继续在全球蔓延，这种情况可能不会持续下去；NAU、伍德威尔气候和怀卡托的研究人员已经探测到一个温度阈值，超过这个阈值，植物吸收碳的速度会减慢，释放碳的速度会加快
第一作者凯瑟琳·达菲是NAU的博士后研究员，她注意到全球几乎每个生物群落的光合作用都急剧下降，甚至在排除了水和阳光等其他影响之后
达菲说:“地球的热度在稳步上升，就像人体一样，我们知道每个生物过程都有一个最佳运行温度范围，超过这个温度范围，功能就会退化。”
“所以，我们想问，植物能承受多少？” 这项研究首次从全球范围的观测数据中检测出光合作用的温度阈值
虽然光合作用和呼吸作用的温度阈值已经在实验室中进行了研究，但通量网的数据提供了一个窗口，可以了解地球上的生态系统实际上正在经历什么，以及它们是如何响应的
达菲说:“我们知道人类的最佳温度在37摄氏度(98华氏度)左右，但我们科学界不知道这些最佳温度对地球生物圈来说是什么。”
她与伍德威尔气候研究所和怀卡托大学的研究人员合作，后者最近开发了一种新的方法来回答这个问题:高分子速率理论(MMRT)
基于热力学原理，MMRT允许研究人员为每个主要的生物群落和地球生成温度曲线
结果令人担忧
研究人员发现，碳吸收的温度“峰值”——更广泛分布的C3植物为18摄氏度，C4植物为28摄氏度——在自然界中已经被超过，但没有观察到对呼吸的温度检查
这意味着，在许多生物群落中，持续变暖将导致光合作用下降，而呼吸率呈指数级上升，从而使生态系统的平衡从碳汇转向碳源，并加速气候变化
NAU的合著者乔治·科赫说:“不同类型的植物在温度反应的细节上有所不同，但是当温度过高时，它们的光合作用都会下降。”
现在，只有不到10%的陆地生物圈经历了超过这个光合最大值的温度
但按照目前的排放速度，到本世纪中叶，多达一半的陆地生物圈可能会经历超过这一生产力阈值的温度——而世界上一些最富碳的生物群落，包括亚马逊和东南亚的热带雨林，以及俄罗斯和加拿大的针叶林，将是最先达到这一临界点的生物群落之一
怀卡托大学的生物学家、该研究的合著者维克·阿库斯说:“我们的分析显示，最令人震惊的是，所有生态系统中光合作用的最佳温度都很低。”
“结合我们观察到的温度范围内生态系统呼吸速率的增加，我们的发现表明，任何超过18摄氏度的温度升高都可能对陆地碳汇有害
如果不将全球变暖控制在巴黎气候协议中设定的水平或以下，陆地碳汇将无法继续抵消我们的排放并为我们赢得时间
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