森林的气味调查生物多样性如何影响大气

植物发出气味的原因有多种，例如相互交流、阻止食草动物或应对不断变化的环境条件。来自莱比锡大学、莱布尼茨对流层研究所 (TROPOS) 和德国综合生物多样性研究中心 (iDiv) 的跨学科研究小组开展了一项研究，旨在调查生物多样性如何影响这些物质的排放。

研究人员首次证明，物种丰富的森林向大气中排放的这些气体比单一栽培的森林要少。研究结果发表在《通讯地球与环境》杂志上。

植物产生各种有机化合物来相互交流以及与环境交流。这些被称为生物挥发性有机化合物(BVOC)，例如萜烯，它们赋予植物特有的气味并有助于驱除害虫。

这些物质不仅充当化学信号，还在调节气候、空气质量和大气化学方面发挥作用。这是因为植物排放的这些BVOC在空气中形成生物二次有机气溶胶(BSOA)，即大气中的颗粒物。这些气溶胶反过来会影响空气质量、云的形成和气候。

MyDiv 实验：不同树种地块的测量

但是，随着生物多样性下降或植物受到干旱胁迫，空气中气溶胶的排放量和浓度会发生怎样的变化呢?由莱比锡大学科学家 Anvar Sanaei 博士和 Alexandra Weigelt 教授以及 TROPOS 和 iDiv 的其他研究人员领导的跨学科团队研究了这个问题。

科学家们在 MyDiv 树木多样性实验场收集了数据。该场地位于萨克森-安哈尔特州的巴特劳赫施塔特 (Bad Lauchstädt) 附近，占地约 2 公顷，拥有 80 个地块，其中有 10 种树种，以单一栽培或不同树种混合种植的方式生长。在这项研究中，研究小组花了近两周的时间从 10 个 11x11 米的地块中收集了空气样本，这些地块以不同的组合种植了四种树种——花楸、野樱桃、白蜡树和无花果树。

植物气味更少，风险更少

“在现场，我们测量了 10 个不同树木多样性的地块中的 BVOC 和 BSOA 化合物。我们的结果表明，在大多数情况下，BVOC 的量随着生物多样性的增加而减少，”该研究的第一作者、博士后研究员 Sanaei 博士说。莱比锡大学生物学研究所。据估计，由于气候变化，全球植被的 BVOC 排放量将增加约三分之一。

“这里存在相当大的不确定性。这些前体气体可以形成颗粒，进而变成云滴。BVOC 最终是否会冷却或温暖大气取决于许多因素，并且很难预测。然而，更多的生物多样性和更少的 BVOC 将减少TROPOS 的哈特穆特·赫尔曼 (Hartmut Herrmann) 教授补充道：

研究的第二部分表明，在现场研究这些复杂的过程是多么困难：该团队无法为 BSOA 建立任何明确的相关性，这可能部分是由于环境影响，因为 BVOC 气体转化为 BSOA 颗粒需要一定的时间。测量活动历时不到两周，时间也相对较短。该团队希望继续研究，因为许多问题仍未得到解答。

此前，人们认为物种丰富的森林和草原比物种贫乏的森林和草原向大气中释放更多的气体。其原因被认为是物种丰富的系统产生更多的生物量，因为它们可以更有效地利用光、水和养分等资源。更多的生物量也意味着更多的叶子表面积可以释放气体。

“然而，我们的新结果表明，这种情况可能是由于物种丰富的森林和草原上的植物承受的压力较小。与单一栽培相比，它们面临的食草动物较少，炎热和干旱也较少。但这只是一个例子。暂时假设。

尼科教授说：“需要进行更多的研究来更好地了解生物多样性如何影响大气，我们需要在长期实验中更仔细地观察小气候、植物的地上和地下压力以及许多其他因素。” iDiv 的艾森豪尔。