根据《科学进展》的新研究，树木并不一定在进行光合作用时一直生长。研究人员发现，橡树在年生长结束后依然继续吸收二氧化碳，这表明森林在木材中存储的碳可能少于许多气候模型目前预测的。这个发现挑战了一个长期以来的假设，即更高的光合作用速率自然会导致树木生长得更快。如果树木持续吸收二氧化碳而没有将其转化为新的木材，那么长期以来锁定的碳可能会减少。 森林在减缓气候变化方面发挥着重要作用，因为树木从大气中去除二氧化碳（CO₂）并将其大部分存储在树干、树枝和根部。科学家们通常认为，逐步上升的二氧化碳水平会推动光合作用，导致更快的生长和增加长期的碳存储。新的发现表明这种关系更复杂。虽然树木可能继续吸收额外的碳，但它并不一定会转化为新的木材。相反，那些碳可能被用于生产叶子、支持短暂的代谢过程或执行其他功能，从而减少森林中存储的碳量，与以前的预期相比。这些结果可能对气候预测有重要影响。“目前，大多数模型假设如果你有光合作用，就会有生长。我们的研究发现事实并非如此，”研究的主要作者、来自哥伦比亚气候学校的拉蒙特-多赫提地球观测站的生态气候学家穆昆德·帕拉特·拉奥说。“仅仅因为光合作用增加，并不一定意味着未来树木生长就会增加。” 光合作用和生长之间的差异 在光合作用过程中，植物利用阳光将二氧化碳和水转化为糖，同时将氧气释放回大气中。截获的碳留在植物内部，但并非所有的碳都用于构建木材。这些碳的一部分变成树干、树枝和根部的木质组织，可以储存数十年、数百年甚至数千年。其余的则用于生产叶子和果实，暂时储存为淀粉，或转化为释放到土壤中的化合物，以滋养微生物群落，改善养分吸收，并帮助树木抵御疾病。由于木材可以存储碳很长时间，了解光合作用所捕获的碳最终转化为木质生物量的程度，对于估计森林在减缓气候变化方面的作用至关重要。“理解光合作用和生长之间的联系对于了解森林如何在长时间尺度上存储碳非常重要，”拉奥说。 跟踪美国的树木 科学家们早已怀疑碳吸收和树木生长不总是同步，但此前针对这一现象的详细观察太少，无法完全理解其原因。为了调查这一问题，拉奥和他的同事结合了几个数据源。他们分析了能够检测光合作用的卫星影像，涵盖了美国东部和加利福尼亚的137个橡树森林地点。他们还使用了测量树冠中二氧化碳水平的仪器，每小时记录一次，并在树干上附加了传感器，以追踪树干尺寸的微小变化。（树木通常在夜间由于根吸水而扩张，白天由于蒸腾作用稍微收缩，长期的轨迹加起来就是生长。）该团队还结合了从1950年至今的树木年轮记录和温度数据。这些数据集共同为光合作用、碳吸收和树木生长提供了日常测量数据。 树木在光合作用结束前几个月就停止生长 研究人员发现生长和光合作用之间有明确的分离。在美国东部的地点，橡树通常在5月至7月生长，但在10月之前仍在进行光合作用。大约36%的年碳同化发生在生长在夏末已经停止之后。加州橡树显示出不同的季节性变化，但总体模式相同。生长通常发生在12月到4月之间，在夏季中旬减缓并在8月结束，尽管光合作用仍在继续。大约26%的树每年的碳吸收发生在生长停止之后。根据拉奥的说法，解释很简单。树木生长依赖于内部水压，而在炎热和干燥的条件下，这种压力会迅速下降。“一旦出现干燥和炎热的条件，生长活动几乎立即停止，而光合作用似乎仍以稍降低的速度继续进行，”拉奥说。 剩余的额外碳会发生什么？ 在生长结束后捕获的部分碳被储存以帮助在下一个生长季节开始时推动生长。其余的则用于生产新的根和叶子，或被氧化。