*新研究顯示，臭氧污染會(huì)改變森林中生長(zhǎng)的樹(shù)木類型，但可能不會(huì)減少它們吸收的碳總量。
科學(xué)家一直擔(dān)心，空氣污染會(huì)通過(guò)損害森林生長(zhǎng)及吸收大氣二氧化碳的能力，放大氣候變化的風(fēng)險(xiǎn)。不過(guò)，當(dāng)談到一種關(guān)鍵污染物低空臭氧時(shí)，一項(xiàng)*新研究就這種傳統(tǒng)觀點(diǎn)提出了質(zhì)疑。過(guò)去的研究往往假設(shè)，所有樹(shù)木對(duì)臭氧作出相同的反應(yīng)，但*新研究顯示，持續(xù)很久的臭氧暴露在森林中產(chǎn)生了贏家和輸家，從而在不損害森林捕獲二氧化碳能力的前提下，使天平向耐煙霧的樹(shù)種傾斜。
并未參與此項(xiàng)研究的美國(guó)加州噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室生態(tài)氣候?qū)W家David Schimel表示，該發(fā)現(xiàn)朝更加**地理解森林如何應(yīng)對(duì)環(huán)境壓力“邁出了非常重要的一步”?！安恢皇菙?shù)量，樹(shù)木的身份也至關(guān)重要。這項(xiàng)研究便是一個(gè)非常明顯的例子?！?/span>
地面臭氧一直是污染監(jiān)管者的目標(biāo)，因?yàn)樗鼤?huì)損害人類健康。不過(guò)，很多實(shí)驗(yàn)室的研究顯示，這種污染物還會(huì)損傷樹(shù)木——通過(guò)破壞細(xì)胞，或者減少其吸收二氧化碳以制造食物的能力。不過(guò)，越來(lái)越多的研究表明，并非所有樹(shù)種都以相同的方式受到影響。包括橡樹(shù)在內(nèi)的一些樹(shù)種會(huì)釋放一種名為異戊二烯的化合物。研究發(fā)現(xiàn)，異戊二烯至少能部分幫助這些樹(shù)種抵抗臭氧影響，盡管自相矛盾的是，異戊二烯本身可能會(huì)轉(zhuǎn)化為空氣中的臭氧。諸如松樹(shù)等不產(chǎn)生異戊二烯的樹(shù)種，更有可能受到臭氧的侵害。
然而，為理解整個(gè)森林，科學(xué)家需要研究的不只是樹(shù)木。在現(xiàn)實(shí)世界中，理解整個(gè)森林如何應(yīng)對(duì)臭氧是一項(xiàng)艱難的工作，部分原因在于樹(shù)木通常會(huì)生存數(shù)十年。這意味著一種污染物的影響在生態(tài)系統(tǒng)中的傳遞會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間。
為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，過(guò)去的建模工作大多假設(shè)一片森林中的所有樹(shù)木以相同的方式應(yīng)對(duì)臭氧。通常，這些研究表明，森林的“生產(chǎn)力”——樹(shù)木吸收二氧化碳和水并將它們轉(zhuǎn)變成有機(jī)物質(zhì)的速率——在持續(xù)很久的臭氧暴露中會(huì)逐漸下降。
弗吉尼亞大學(xué)生態(tài)學(xué)家Manuel Lerdau表示，這種假設(shè)忽視了生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的復(fù)雜方式。為克服這種復(fù)雜性，Lerdau和同事Bin Wang、Herman Shugart、Jacquelyn Shuman決定采用一個(gè)模擬森林樹(shù)種動(dòng)力學(xué)的現(xiàn)有計(jì)算機(jī)模型。不過(guò)，該模型缺少模擬臭氧影響的能力。他們希望升級(jí)這一模型，使其能讓研究人員了解臭氧的影響，從而揭示森林的樹(shù)種組成、樹(shù)木質(zhì)量和異戊二烯排放如何隨著時(shí)間的推移發(fā)生變化。
不過(guò)，讓這個(gè)模型和臭氧很好地互動(dòng)并非易事。例如，臭氧對(duì)細(xì)胞的影響在幾分鐘內(nèi)發(fā)生，但對(duì)整個(gè)森林的影響會(huì)持續(xù)數(shù)十年或幾個(gè)世紀(jì)?！皠?chuàng)建這種一致性是我們不得不遇到并克服的實(shí)際挑戰(zhàn)之一?！盠erdau介紹說(shuō)。
作為他們的實(shí)驗(yàn)“小白鼠”，研究人員選擇了聚焦美國(guó)東南部的典型森林。首先，他們搜集了很多表明這些森林中的關(guān)鍵樹(shù)種如何相互作用以及應(yīng)對(duì)臭氧影響的現(xiàn)有研究。隨后，該團(tuán)隊(duì)根據(jù)此前研究表明的樹(shù)木易受臭氧侵害程度，將它們分成3類。Lerdau表示，在不至于假設(shè)所有樹(shù)木以相同方式應(yīng)對(duì)臭氧的情況下，這使得模型大大簡(jiǎn)化。
*后，研究人員讓他們的模型在兩種不同的臭氧處理情形下，生長(zhǎng)出一片典型的美國(guó)東南部森林。在兩種情形中，一種是沒(méi)有任何來(lái)自人類活動(dòng)的臭氧，另一種則含有濃度約為十億分之八十的臭氧——這一濃度剛好高于美國(guó)針對(duì)人類健康的現(xiàn)有臭氧標(biāo)準(zhǔn)。為解釋森林生長(zhǎng)需要多久，研究人員讓模型模擬了500年的生長(zhǎng)情況。
他們發(fā)現(xiàn)，500年后，兩片模擬森林中所有樹(shù)木生命的總和幾乎在相同數(shù)量上持平。有點(diǎn)自相矛盾的是，較之于未受污染的森林，擁有較高臭氧濃度的森林會(huì)短暫地飆升至更高濃度。不過(guò)，受到臭氧污染的森林在樹(shù)種組成上經(jīng)歷了更大的變化，逐漸向能耐臭氧的樹(shù)種轉(zhuǎn)移。研究人員在日前出版的《科學(xué)報(bào)告》雜志上發(fā)表了這一成果。
研究表明，由于在較高臭氧濃度下森林作為一個(gè)整體成功維持了相同的總質(zhì)量，其吸收二氧化碳的能力并未受到影響。這意味著臭氧對(duì)氣候的影響可能并不像此前認(rèn)為的那么嚴(yán)重。不過(guò)，研究人員的確發(fā)現(xiàn)，和豐富多樣的森林相比，諸如農(nóng)田等多樣性較低的群落更容易受到這種污染物的侵害。
Lerdau表示，一個(gè)關(guān)鍵信息是“如果我們想制定保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的政策，就需要關(guān)注那些將會(huì)變得敏感的生態(tài)系統(tǒng)，也就是多樣性很低的生態(tài)系統(tǒng)”。
來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào) 宗華
