干旱损害树的水运输系统

中国科学报,2012-11-26

树常常昂首站立，庄严肃穆几个世纪，但是，如今很多树木却徘徊在生死边缘。一项新研究显示，气候越发干燥——在很多地区，全球气候变化带来的一个可预测结果——使得一些树的水运输系统遭到损害。

“我们能够预测，将来有更多的树木顶梢枯死。”德国拜罗伊特大学热带雨林生态学家Bettina Engelbrecht指出，“没有森林能幸免于难。”

树木向上运输水分主要通过木质部，从树根到树顶延伸有一系列微小的管道，这些管道就像大吸管，源源不断地输送着水分。树叶上的气孔使水分能够蒸发，而蒸腾作用又将水“拉上”树顶。不过，如果空气更干燥或者土壤中没有充足的水分，这个过程便会加快。

干旱会带来很多问题，不仅仅是树木必须获取自身需要的水分，而且如果树木从土壤中获取水分太困难，就会有气泡从周围组织中进入木质部。气泡会阻碍输水通道，最终完全阻断水流动，造成一种名为水力失效的惨剧。

为了找出哪种树木最易处于水力失效的风险中，德国乌尔姆大学功能植物解剖学家Steven Jansen及其同事查阅了科学文献，收集了全世界81个地区的226棵树的水运输系统资料。研究人员估算出了每种树的安全界限。

科学家之前预测，生活在干旱地区的树木可能有更大的安全边际量，这是因为它们已经适应了干旱的气候。并且他们也猜测，在湿润气候中生存的树会更脆弱。但实际上，不论生活环境如何，他们研究的树木中70%的安全边际量很小。Jansen研究小组将实验报告发表在近期出版的《自然》杂志上。

总体而言，开花植物（被子植物）比松树及其亲属（裸子植物）面临更大风险。尤其令人担忧的是，科学家一直以为，生长在湿润郊区的树木长势良好，但事实是，无论何时，只要该地区变干燥，树木都承受风险，这与最初的气候状况无关。

“所有的树林同样易受影响。”Jansen说，“一旦气候变化，我们将目睹成千上万的树木遭受干旱之苦，甚至死亡。这不仅仅发生在确实干旱的地区。”

看上去，树木需要对干旱更加“宽容”。美国地质调查局生态学家Craig Allen 指出:“迅速提升并接近边界，这样一来你能更好地生长，更好地与其他树木竞争。”而且，树木应该逐渐进化，以便能更好应对它们一生中将遇到的各种环境压力。“它们应该将自己调整到与生活环境相匹配。” Allen说。

全球气候变暖还会制造出一系列极端气候。研究人员指出，全球气候变化模型显示，地球气温在逐渐升高，而升高的气温也会增加木质部的吸力，并恶化树木的水运输问题。

另外，光合作用对全球碳收支极为重要，植物从空气中吸收二氧化碳，然后转化为能量。一旦水运输出现问题，光合作用就会停工，这可能出现致命影响。并且，森林里活着的树能吸收碳，但是死了的树却会做相反的事，Allen表示。