全球变暖将如何影响地球抵消碳排放的能力

随着世界因气候变化而变暖，我们还能在多大程度上继续依赖植物和土壤来通过消除大气中的碳污染来减轻我们自身造成的一些损害?

由卡内基的WuSun和AnnaMichalak领导的新工作通过部署一种大胆的新方法来推断生态系统呼吸的温度敏感性来解决这个关键问题——这代表了平衡陆地环境中二氧化碳吸收和二氧化碳输出的方程式的一方面。他们的发现发表在《自然生态与进化》杂志上。

“目前，陆地生物圈中的植物通过从大气中吸收四分之一到三分之一的人类碳排放量，为我们提供‘免费服务’，”Michalak解释道。“随着世界变暖，他们能否保持这种二氧化碳去除率?回答这个问题对于了解我们气候的未来和制定合理的气候缓解和适应战略至关重要。”

光合作用是植物、藻类和一些细菌将太阳能转化为食物糖分的过程，需要吸收大气中的二氧化碳。这发生在白天。但是白天和黑夜，这些相同的生物体也进行呼吸，就像我们一样，“呼出”二氧化碳。

能够更好地量化这两个过程在陆地生态系统所有组成部分(从土壤微生物到树木以及介于两者之间的一切)之间的平衡，并了解它们对变暖的敏感性，将改进科学家的气候变化情景模型。

近年来，包括卡内基的JoeBerry在内的研究人员已经开发出开创性的方法来测量植物通过光合作用吸收的二氧化碳量，例如使用卫星监测全球光合作用活动和测量大气痕量气体硫化碳的浓度。

但是，直到现在，还不可能开发类似的工具来跟踪整个生物群落或大陆范围内的呼吸作用。因此，呼吸通常被间接估计为光合作用与二氧化碳总吸收量之间的差异。

“我们着手开发一种新方法来推断北美各种生态系统的温度变化如何影响呼吸，”Sun说。“这对于完善我们的气候变化预测和制定缓解策略至关重要。”

Michalak、Sun和他们的同事开发了一种新方法，可以通过测量大气中的二氧化碳浓度来大规模推断当温度升高时呼吸会增加多少。这些测量是由北美数十个监测站组成的网络进行的。

该团队透露，大气观测表明呼吸的温度敏感性低于大多数最先进的模型。他们还发现，这种敏感性在森林和农田之间存在差异。直到现在，呼吸的温度敏感性还没有受到这种规模的观测数据的限制，因为以前的工作主要集中在小得多的土地的敏感性上。

“我们方法的美妙之处在于，从几十个位置优越的站点测量大气中的二氧化碳浓度可以为北美整个生物群落规模的碳通量提供信息，”Sun解释道。Sun强调说：“这使我们能够更全面地了解大陆尺度的呼吸作用，这将有助于我们评估未来变暖如何影响生物圈保留碳的能力。”

令他们惊讶的是，研究人员发现，在生物群落或大陆尺度上观察时，呼吸对变暖的敏感度没有以前认为的那么高。但他们警告说，这种温度敏感性只是复杂难题的一小部分。

“虽然我们的工作表明北美生态系统可能比地块规模研究所暗示的更能适应变暖，但遏制气候变化最终取决于我们停止尽快向大气中注入越来越多的碳。我们不能依靠全球碳循环的自然成分来为我们完成繁重的工作，”Michalak警告说。“我们有责任阻止失控的火车。”