地球各时代森林覆盖率（2050年地球森林或达到临界点）

科学前沿观天下 笃学明理洞寰宇

森林生态系统是地球陆地最重要的碳汇之一，每年吸收的二氧化碳约占人类生产活动排放总量的30％。但最新研究显示，随着全球迅速变暖，这些自然碳"汇"可能会在短短几十年内转化为碳"源"。毫无疑问，人类在应对未来气候变化的斗争中，将不得不面临更加严峻的挑战，未来可能是令人绝望的。

气候变化怀疑论者经常将二氧化碳描述为“植物性食物”，暗示二氧化碳排放的增加将被植物的大量激增所抵消。毫无疑问，这是可笑的...

美国北亚利桑那大学凯瑟琳·达菲（Kathalyn Duffy）研究团队分析了全球观测网络（FLUXNET）自1991年至2015年生态系统与大气之间的二氧化碳轨迹记录，发现在当前温室气体排放趋势下，到本世纪中叶（2050年前后），储存二氧化碳最多的生态系统（如热带雨林和温带森林），可能会失去45%以上的碳存储容量。到本世纪末，地球陆地生态系统中可能有一半植物向大气中释放碳的速度超过吸收碳的速度！

研究表明，超过一定的温度阈值后，植物吸收二氧化碳的能力会下降。随后，由二氧化碳含量升高引发的全球变暖可能会进一步降低地球土地的碳吸收能力。研究人员警告称：如果不考虑这一点，将会“严重高估”地球植被在减少全球变暖方面可能发挥的作用。该成果发表在《科学进展》。

理解这种情况如何发生的关键是理解光合作用和呼吸作用之间的区别。光合作用和呼吸作用是植物生命所必需的两种化学过程，两种过程对温度升高的反应各不不同。

植物从阳光中吸收能量、通过叶片吸收二氧化碳、从土壤中吸收水分产生糖以促进生长，并释放出氧气，这个过程是光合作用，只有白天才能发生。而呼吸作用则是将能量转移到细胞，将CO2作为废物排出体外的过程，全天候都可以发生。

基于近25年收集的数据，研究团队发现植物类型的不同，全球光合作用在特定温度下达到峰值，然后下降。而所有类型的生态系统呼吸速率都在增加，并未达到最大阈值。

研究显示，在更高温度下呼吸速率继续上升，而光合作用的速率却急剧下降，从而确定存在一个温度阈值，超过此温度，陆地生态系统吸收的二氧化碳将减少。如果碳排放继续有增无减，陆地生物圈的温度临界点在未来20至30年之内到来，最早在2040年，这种差异将导致陆地生态系统二氧化碳吸收量下降一半。

将全球变暖限制在比工业化前水平高出2℃是巴黎气候条约的基本目标，只有在这个前提条件下，才能保持当前水平的生物圈生产力和碳汇容量。到目前为止，地球至少已经升温1.1℃，以目前发展势态，到本世纪末可能再升温2~3℃，届时陆地生态系统碳汇堪忧！

研究人员总结称：目前地球正迅速接近生物圈生产力急剧下降的温度阈值，这对未来陆地碳汇的汇碳能力产生很大影响，进而对《巴黎协定》下许多国家减少温室气体承诺的完整性提出了质疑，因为这些承诺很大程度上依赖于土地对碳的吸收。我们现在的行动将决定我们的未来，解决气候危机，任重而道远！#普知成长计划#

责编/朱张航宇

文献：How close are we to the temperature tipping point of the terrestrial biosphere? Science Advances, 13 Jan 2021:Vol. 7, no. 3, eaay1052.