熱浪撲面,研究:樹暫停光合作用,開始「喝水出汗」保護葉子

作者 | 發布日期 2018 年 02 月 07 日 8:39 | 分類 環境科學 , 生態保育 , 自然科學 follow us in feedly

人類對夏天的酷熱高溫越感難耐,樹木也是。澳洲科學家實驗發現,為了避免熱浪撲來「中暑」,樹木會停止進行光合作用,改以「大量喝水出汗」也就是蒸散作用來避免葉子被灼傷。換句話說,如果大面積熱浪持續侵襲原始森林區,這些沉默士兵為地球吸收二氧化碳的能力將明顯降低。



夏天的澳洲是極易受熱浪侵襲的危險地區,上個月就有不少地方高溫突破歷史紀錄、發生森火,甚至有數以百千計的蝙蝠寶寶因承受不住高溫而被豔陽烘烤致死。

據維基百科資料,澳洲森林覆蓋面積達 1,470,832 平方公尺,為了研究這些樹木如何應對極端熱浪氣候,西雪梨大學(western sydney university)團隊進行一項長達一年的研究,實驗工具是位於大學內一種稱為「Whole Tree Chambers」的獨特系統,整棵樹完全包覆在一個封閉環境,生長至 9 公尺高,研究人員可以控制溫度、土壤濕度、二氧化碳水準、灌溉量等,以精確測量樹木的光合作用、水分利用率。

12 棵實驗桉樹於封閉系統中生長 12 個月,其中 6 棵樹所處環境溫度與周遭相同,另外 6 棵則比平均溫度高 3℃;等樹木成長超過 6 公尺後,研究人員停止灌溉 1 個月使表層土壤變乾,接著連續 4 天將 12 棵樹暴露在高溫 43℃ 下。

▲ 在「Whole Tree Chambers」系統成長的樹。(Source:影片截圖)

研究人員發現,當樹木面臨這種不尋常的熱浪時,就像人類會大量補充水分並流汗,樹也開始往地下 1.5 公尺深處拚命「找水喝」,並透過較高速率的蒸散作用(transpiration)持續釋放水分以保持涼爽、避免葉子被高溫灼傷;此外,熱浪侵來的 24 小時內,樹木迅速提高葉子損壞的耐熱度至少達 2℃。

一般而言,植物於乾燥條件下通常會停止蒸發以節約用水,且光合作用與蒸散作用進行的速率應該密切相關,但新研究指出,當面臨熱浪時,樹木選擇繼續喝水以避免樹葉被燒壞,且光合作用暫時停止了,樹木全身心投入蒸散作用。

能隨機應變、保護自己在熱浪下生存的桉樹令科學家感到驚訝,這代表只要桉樹能持續獲得水分,它們就可抵禦熱浪;但研究作者之一 John Drake 也提醒,一旦酷熱天氣與乾旱結合在一起,樹的高潛在死亡率就會浮現,如果極端氣候持續擾動,這些一直沉默守護地球的鬥士終有一天也會扛不住。

團隊接著準備對其他樹種進行研究,以確認這是桉樹的獨有行為,還是所有樹木面臨熱浪時都有這種應對措施。研究已發表在《Global Change Biology》期刊。

(首圖來源:西雪梨大學