树木从大气中吸收碳并储存-直到死亡。 alsamua / Shutterstock
随着世界变暖，并且大气层中越来越多的二氧化碳被施肥，树木的生长速度越来越快。 但是它们也正在年轻中死亡-总体而言，世界的森林可能正在失去储存碳的能力。 这是我们发表在该杂志上的新研究的关键发现 自然通讯.
在没有人类的世界中，森林将保持平衡，从大气中吸收的碳与它们损失的碳大致相同。然而，人类通过燃烧化石燃料打破了这种平衡。结果，大气中的CO？水平的增加导致温度升高和植物生长施肥。这些变化在过去的几十年里刺激了树木的生长，即使是完好无损的、 “老树”森林 没有经历过最近的人类干扰。 反过来，这使得森林吸收的碳多于其释放的碳，从而导致大量的净积累-通常被称为“碳汇”。
像我们这样的地球科学家经常想知道森林可以继续成为一个汇多久。额外的二氧化碳？将使世界各地的树木受益，而温度升高将有助于它们在寒冷地区生长。因此，您可以预期森林将继续吸收我们的大部分碳排放——而这正是大多数人所吸收的。 地球系统模型 预测。
像秘鲁这样的枯树在腐烂时会释放出碳，并将其释放到大气中。 罗尔·布里恩（Roel Brienen）, 作者提供
但是，树木寿命的可能变化可能会使扳手投入工作。 几年前学习时 古老的亚马逊森林，我们注意到最初的生长增加之后是树木死亡率的增加。 我们假设这可能是由于更快的生长减少了树木的寿命。 如果为真，则意味着对碳汇将继续存在的预测可能过于乐观，因为它们没有考虑增长与寿命之间的权衡。 我们的新发现为这一假设提供了证据。
为了研究树木生长与寿命之间的关系，我们使用了树木年轮记录。 每个环的宽度告诉我们树的生长速度，而对环的计数则提供了有关年龄的信息，并允许我们估计其最大寿命。 我们分析了来自全球的210,000多种不同物种的80多个单独的年轮记录。 得益于来自世界各地的树木年代专家（树环专家）数十年的工作，这项大事业得以实现，他们公开了他们的数据。
兔子和乌龟
我们的分析表明，生长迅速的树木会死亡。 长期以来，众所周知，生长较快的物种寿命较短。 例如，轻木可以迅速生长到20米或以上，但只能存活几十年，而一些刚毛松树则已经缓慢而稳定地生长了近5,000年。
我们发现，不仅在比较不同物种时如此，而且在同一物种的树木中也是如此。 令人惊讶地发现，这种折衷发生在几乎所有类型的树木和生态系统中，从封闭的冠层热带森林到冒着北极地区的强壮树。 预计生长缓慢的山毛榉树比生长快的山毛榉树寿命要长几十年。 这很像野兔和乌龟的故事-缓慢但稳定生长的树木是寿命最长的树木。
为了研究其含义，我们比较了两种树木模拟模型下会累积多少碳。 一种模拟包括这种“快速增长，消亡”的权衡，另一种模拟使用的模型中树木的寿命相同，而不论其生长速度如何。 我们发现树木生长较快且早死的原因最初导致生物量的总体水平增加，但几十年后也增加了树木的死亡率。
因此，森林最终最终开始再次丧失生物量，并恢复到与开始时相同的水平，但树木生长速度更快且寿命较短。 我们的模型表明，更快的生长导致更快的树木死亡，而碳储量却没有真正的长期增加。 一些研究人员预言了这一点 很久以前，我们的结果支持了他们的预测。
这些模型预测不仅与观测到的变化一致 亚马逊地区的森林动态 而且最近的一项研究报告了 树木死亡增加 在全球范围内。
为什么摇滚明星会早逝？
一个引人入胜的问题是，为什么快速生长的树木（森林的“摇滚明星”）的寿命要短得多。 我们尚无定论，但我们已经研究了一些潜在的机制。 例如，可能更高的温度和其他环境变化刺激了更快的生长，也缩短了树木的寿命。 但是，我们发现寿命的缩短本身就是更快的增长的结果。
一个简单的假设是，树木一旦达到一定的最大潜在尺寸就会死亡，而且树木达到这个尺寸的速度越快，它死亡的时间就越短。其他可能的解释是，快速生长的树木只是生产更便宜的木材（就能源消耗而言），并且在抵抗疾病和昆虫攻击方面投入较少的资源，或者更容易受到干旱的影响。无论原因是什么，如果我们想对未来的碳汇以及二氧化碳的排放量做出现实的预测，就需要将这种机制纳入科学模型中。将在大气中。
作者简介
NERC研究学者Roel Brienen， 利兹大学 和Emanuel Gloor，生物地球化学循环教授， 利兹大学
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