气温升高会使植物的水分通过角质层流失，从而破坏光合作用，并可能使植物从碳汇变成碳源。 这一发现表明，目前的气候模型可能低估了极端高温对全球水循环和碳循环的影响。
植物对调节地球气候至关重要，但新的研究表明，气温升高可能会打破这种平衡。 科学家发现，植物释放到大气中的水分比以前认为的要多，这可能会对气候预测产生重大影响。气温升高会导致植物渗漏更多的水分，降低它们吸收碳的能力，并有可能使它们变成碳源，从而加剧气候变化。
Sean Michaletz博士是不列颠哥伦比亚大学的助理教授，也是最近的斯隆植物学研究员，他研究植物如何对热做出反应。 他的研究挑战了长期以来关于植物失水的假设，有可能重塑气候模型预测未来变暖的方式。以下是他对这项研究的叙述：
植物"漏水"与气候变化有什么关系？
我们的整个生物圈都依赖于植物。 在光合作用过程中，植物通过叶片上的微孔吸收二氧化碳，并利用光"呼出"水蒸气和氧气进行交换。 由于二氧化碳是全球变暖的主要驱动力，因此了解温度如何影响这一过程对于预测气候变化至关重要。
以前人们认为植物的大部分水分是通过毛孔流失的，毛孔在酷热时会闭合以保存水分。 但研究发现，随着气温升高，植物通过角质层（叶片上无法闭合的蜡质层）流失的水分比通过毛孔流失的水分更多。 角质层越薄，水分流失越多。
这意味着在极端高温下，植物会继续失水，但无法吸收二氧化碳，从而限制光合作用，降低其作为碳汇的作用。 在极端温度下，它们甚至可能成为碳源，加速气候变化。
根据计算，一片中等大小的叶子暴露在 50 °C的温度下，每天会有三分之一茶匙的水分通过角质层流失。 放大到整个森林，这可能会改变全球水循环和碳循环--我们目前的气候变化模型可能低估了这种影响。
多热才算热？
在对温哥华的 200 种植物进行的另一项研究中，研究人员发现光合作用在 40 到 51 °C 之间开始崩溃。 在 2021 年的高温穹顶期间，温度飙升至 49.6 °C，将植物逼到了极限。
正在进行的研究表明，60 °C可能是植物能够存活的最高温度--超过这个温度，蛋白质就会分解，导致细胞损伤和死亡。 据观察，只有少数沙漠和热带物种能在如此极端的温度下存活。
在全球范围内，研究人员正在努力确定一个"临界点"，在这个临界点上，地球植被释放的二氧化碳多于吸收的二氧化碳，从碳汇转变为碳源。 估计这可能发生在 30 °C 左右，但关键的不确定性依然存在--尤其是在极端高温条件下，微气候和水供应如何影响光合作用。
在全球平均气温已经达到 16°C 的情况下，了解这些极限对于预测气候反馈回路和地球生态系统在变暖世界中的未来至关重要。
我们能从人造生物圈中学到什么？
作为一名博士后研究员，我曾在生物圈 2 号工作过，这个研究设施最初被设计为一个自给自足的封闭生态系统。 被称为"生物圈人"的研究人员被密封在里面，计划进行为期两年的实验，以测试人类能否在没有外部氧气或补给的情况下生存。 实验的目的是在地球上测试这一概念，希望有一天能将这样的穹顶送入太空。 然而，实验面临着意想不到的挑战：混凝土固化会导致二氧化碳积聚，而长时间的隔离会引发生物圈人的社会和心理压力。
生物圈 2 号后来转型为研究和公共教育中心，我在那里研究高温如何影响实验热带雨林中的植物。
几亿年来，植物在气候变化中生存了下来，但所有物种都面临着物理定律设定的上限。 虽然有些植物比其他植物能更好地耐受更高的温度，但准确的爆发点--以及植物可能多快达到这个爆发点--仍然不确定。 但根据最近的测量结果，我们可能比想象中的更接近这个极限。
编译自/ScitechDaily
DOI: 10.1111/nph.20346
