*新研究顯示，臭氧污染會改變森林中生長的樹木類型，但可能不會減少它們吸收的碳總量。
科學家一直擔心，空氣污染會通過損害森林生長及吸收大氣二氧化碳的能力，放大氣候變化的風險。不過，當談到一種關(guān)鍵污染物低空臭氧時，一項*新研究就這種傳統(tǒng)觀點提出了質(zhì)疑。過去的研究往往假設(shè)，所有樹木對臭氧作出相同的反應(yīng)，但*新研究顯示，持續(xù)很久的臭氧暴露在森林中產(chǎn)生了贏家和輸家，從而在不損害森林捕獲二氧化碳能力的前提下，使天平向耐煙霧的樹種傾斜。
并未參與此項研究的美國加州噴氣推進實驗室生態(tài)氣候?qū)W家David Schimel表示，該發(fā)現(xiàn)朝更加**地理解森林如何應(yīng)對環(huán)境壓力“邁出了非常重要的一步”?！安恢皇菙?shù)量，樹木的身份也至關(guān)重要。這項研究便是一個非常明顯的例子。”
地面臭氧一直是污染監(jiān)管者的目標，因為它會損害人類健康。不過，很多實驗室的研究顯示，這種污染物還會損傷樹木——通過破壞細胞，或者減少其吸收二氧化碳以制造食物的能力。不過，越來越多的研究表明，并非所有樹種都以相同的方式受到影響。包括橡樹在內(nèi)的一些樹種會釋放一種名為異戊二烯的化合物。研究發(fā)現(xiàn)，異戊二烯至少能部分幫助這些樹種抵抗臭氧影響，盡管自相矛盾的是，異戊二烯本身可能會轉(zhuǎn)化為空氣中的臭氧。諸如松樹等不產(chǎn)生異戊二烯的樹種，更有可能受到臭氧的侵害。
然而，為理解整個森林，科學家需要研究的不只是樹木。在現(xiàn)實世界中，理解整個森林如何應(yīng)對臭氧是一項艱難的工作，部分原因在于樹木通常會生存數(shù)十年。這意味著一種污染物的影響在生態(tài)系統(tǒng)中的傳遞會持續(xù)很長時間。
為了簡單起見，過去的建模工作大多假設(shè)一片森林中的所有樹木以相同的方式應(yīng)對臭氧。通常，這些研究表明，森林的“生產(chǎn)力”——樹木吸收二氧化碳和水并將它們轉(zhuǎn)變成有機物質(zhì)的速率——在持續(xù)很久的臭氧暴露中會逐漸下降。
弗吉尼亞大學生態(tài)學家Manuel Lerdau表示，這種假設(shè)忽視了生態(tài)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的復雜方式。為克服這種復雜性，Lerdau和同事Bin Wang、Herman Shugart、Jacquelyn Shuman決定采用一個模擬森林樹種動力學的現(xiàn)有計算機模型。不過，該模型缺少模擬臭氧影響的能力。他們希望升級這一模型，使其能讓研究人員了解臭氧的影響，從而揭示森林的樹種組成、樹木質(zhì)量和異戊二烯排放如何隨著時間的推移發(fā)生變化。
不過，讓這個模型和臭氧很好地互動并非易事。例如，臭氧對細胞的影響在幾分鐘內(nèi)發(fā)生，但對整個森林的影響會持續(xù)數(shù)十年或幾個世紀。“創(chuàng)建這種一致性是我們不得不遇到并克服的實際挑戰(zhàn)之一?！盠erdau介紹說。
作為他們的實驗“小白鼠”，研究人員選擇了聚焦美國東南部的典型森林。首先，他們搜集了很多表明這些森林中的關(guān)鍵樹種如何相互作用以及應(yīng)對臭氧影響的現(xiàn)有研究。隨后，該團隊根據(jù)此前研究表明的樹木易受臭氧侵害程度，將它們分成3類。Lerdau表示，在不至于假設(shè)所有樹木以相同方式應(yīng)對臭氧的情況下，這使得模型大大簡化。
*后，研究人員讓他們的模型在兩種不同的臭氧處理情形下，生長出一片典型的美國東南部森林。在兩種情形中，一種是沒有任何來自人類活動的臭氧，另一種則含有濃度約為十億分之八十的臭氧——這一濃度剛好高于美國針對人類健康的現(xiàn)有臭氧標準。為解釋森林生長需要多久，研究人員讓模型模擬了500年的生長情況。
他們發(fā)現(xiàn)，500年后，兩片模擬森林中所有樹木生命的總和幾乎在相同數(shù)量上持平。有點自相矛盾的是，較之于未受污染的森林，擁有較高臭氧濃度的森林會短暫地飆升至更高濃度。不過，受到臭氧污染的森林在樹種組成上經(jīng)歷了更大的變化，逐漸向能耐臭氧的樹種轉(zhuǎn)移。研究人員在日前出版的《科學報告》雜志上發(fā)表了這一成果。
研究表明，由于在較高臭氧濃度下森林作為一個整體成功維持了相同的總質(zhì)量，其吸收二氧化碳的能力并未受到影響。這意味著臭氧對氣候的影響可能并不像此前認為的那么嚴重。不過，研究人員的確發(fā)現(xiàn)，和豐富多樣的森林相比，諸如農(nóng)田等多樣性較低的群落更容易受到這種污染物的侵害。
Lerdau表示，一個關(guān)鍵信息是“如果我們想制定保護生態(tài)系統(tǒng)的政策，就需要關(guān)注那些將會變得敏感的生態(tài)系統(tǒng)，也就是多樣性很低的生態(tài)系統(tǒng)”。
來源：中國科學報 宗華
