陆地碳汇效应是什么？植物光合作用承受的最高温度是多少？

　　根据北亚利桑那大学威尔气候研究中心和新西兰怀卡托大学伍德研究人员在《科学进展》杂志上的一项新研究，按照目前的变暖速度，地球通过植物吸收近三分之一人类造成的碳排放的能力可能在未来20年内减半。研究小组利用全球每个主要生物群落中测量塔的二十多年的数据，确定了一个临界温度临界点，超过该临界点，植物便具有捕获和储存大气中碳的能力，这种累积效应被称为“陆地碳汇”——随着温度的持续升高而降低。

　　陆地生物圈（陆地植物和土壤微生物的活动）完成了地球的“呼吸”，交换了二氧化碳和氧气。全球生态系统通过光合作用吸收二氧化碳，并通过微生物和植物的呼吸将其释放到大气中。在过去的几十年中，生物圈吸收的碳通常超过释放的碳，从而缓解了气候变化。

　　但是，随着创纪录的温度继续在全球范围内扩散，这种情况可能不会持续下去。NAU，Woodwell Climate和Waikato的研究人员已经检测到温度阈值，超过该温度阈值植物的碳吸收会降低，碳释放会加速。

　　NAU的博士后研究员，主要作者凯瑟琳·达菲（Kathalyn Duffy）注意到，即使去除了水和阳光等其他影响，全球几乎每个生物群落的光合作用均在该温度阈值以上急剧下降。

　　达菲说：“地球温度不断增加，就像人体一样，我们知道每个生物过程都有一个温度范围，在该温度下，它的性能会达到最佳，而超过此温度范围，功能会恶化。” “那么，植物能承受多少？”

　　这项研究是第一个从全球范围的观测数据中检测光合作用温度阈值的研究。虽然实验室已经研究了光合作用和呼吸的温度阈值，但Fluxnet数据为了解整个地球上的实际生态系统及其响应方式提供了一个窗口。达菲说：“我们知道人类的最佳温度约为37摄氏度（华氏98度），但是我们科学界并不知道对于陆地生物圈而言，最佳温度是什么。”

　　她与伍德韦尔气候公司和怀卡托大学的研究人员合作，他们最近开发了一种新的方法来回答这个问题：大分子速率理论（MMRT）。MMRT以热力学原理为基础，使研究人员能够为每个主要生物群落和全球范围生成温度曲线。

　　研究人员发现，自然界已经超过了碳吸收的温度“峰值”（对于较普遍的C3植物为18摄氏度，对于C4植物为28摄氏度），但是没有观察到呼吸温度。这意味着在许多生物群落中，持续的变暖将导致光合作用下降，而呼吸速率则呈指数增长，从而使生态系统的平衡从碳汇到碳源，加速了气候变化。

　　NAU合着的乔治·科赫（George Koch）说：“不同类型的植物在温度响应的细节上各不相同，但是当温度太高时，所有植物的光合作用都会下降。”

　　目前，不到10％的陆地生物圈经历的温度超过了光合作用的最高温度。但以目前的排放速率，到本世纪中叶，多达一半的陆地生物圈可能会经历超过生产力阈值的温度。世界上一些碳含量最高的生物群落，包括亚马逊和东南亚的热带雨林以及俄罗斯和加拿大的针叶林（Taiga）将是第一个达到该临界点的国家。

　　怀卡托大学的生物学家，这项研究的合著者维克·阿尔库斯说：“我们的分析显示，最惊人的事情是，所有生态系统中光合作用的最佳温度都非常低。” “结合我们观察到的温度范围内生态系统呼吸速率的增加，我们的发现表明，温度升高超过18摄氏度，可能会对陆地碳汇产生不利影响。如果不抑制变暖以使其保持在或低于《巴黎气候协定》规定的水平，陆地碳汇将不会继续抵消我们的排放并为我们赢得时间。”