氣候變暖正在對整個生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，包括植物，它們已經(jīng)進(jìn)化出巧妙的機(jī)制來在干旱壓力下節(jié)約用水。
但植物是否更有可能抵御干燥空氣或干燥土壤的侵害呢?這個問題在氣候科學(xué)家中引起了激烈爭論，其中的區(qū)別很重要：雖然人們對未來幾十年氣溫上升的軌跡達(dá)成了共識，但人們對全球變暖將如何影響土壤濕度知之甚少。了解這種動態(tài)可能有助于確定確保植物生命力旺盛生存的最有效方法。
由地球與行星科學(xué)系和約翰·A·保爾森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院助理教授KaighinMcColl領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在《自然水》雜志上發(fā)表了新研究，表明植物的干旱防御機(jī)制包括關(guān)閉微小的毛孔葉子上的氣孔限制光合作用和保存水分，更可能是由干燥的土壤而不是干燥的空氣引發(fā)的。
他們的結(jié)果挑戰(zhàn)最近持有觀點，并且源自一個根本沒有植物的地方——猶他州和內(nèi)華達(dá)州的貧瘠鹽灘。
先前的研究發(fā)現(xiàn)，植物在干燥空氣而不是干燥土壤的情況下更有可能關(guān)閉氣孔，因此人們認(rèn)為干旱引發(fā)了干旱反應(yīng)。但麥科爾和同事懷疑這些結(jié)果并沒有說明植物對干燥環(huán)境的脆弱性的全部情況。
“這一論點的問題在于，相關(guān)性并不意味著因果關(guān)系;當(dāng)植物關(guān)閉氣孔時，這實際上可能會導(dǎo)致空氣變得干燥，而不是相反，”麥科爾說。
為了研究他們相反的假設(shè)，麥科爾和主要作者盧卡斯·巴爾加斯·澤佩泰洛(LucasVargasZeppetello)是一名哈佛大學(xué)博士后研究員，今年1月開始在加州大學(xué)伯克利分校工作，他們將地球上唯一一個水循環(huán)活躍的地方之一作為他們的天然實驗室。不種植任何植物——美國西部沙漠的鹽灘。
利用內(nèi)華達(dá)州和猶他州合作者提供的鹽灘數(shù)據(jù)，研究人員重現(xiàn)了其他研究人員的研究，這些研究計算了空氣干燥度和水分通量或地表運(yùn)動(在這種情況下通過蒸發(fā))之間的關(guān)系，并將這些值歸因于植物關(guān)閉氣孔以保存水分。哈佛大學(xué)研究小組發(fā)現(xiàn)他們的計算結(jié)果與之前的研究幾乎完全一致，但由于鹽灘上沒有植物，他們知道必須有另一種解釋。
在沒有植物的環(huán)境中，蒸發(fā)僅對土壤干燥做出反應(yīng)。麥科爾和瓦爾加斯·澤佩泰洛得出結(jié)論，在之前的研究中，植物對濕度不足的反應(yīng)可能被夸大了。相反，他們認(rèn)為植物對干燥土壤的反應(yīng)最為強(qiáng)烈，這是一種已知會減少蒸騰作用和光合作用的環(huán)境壓力源。
這是什么意思?對于全球植物生態(tài)系統(tǒng)而言，土壤干燥比空氣干燥更重要。
“我們的研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)了對未來水資源的預(yù)測，”巴爾加斯·澤佩泰洛說。“人們談?wù)摎夂蜃兓墓沧R，但這確實與全球氣溫有關(guān)。對于水循環(huán)的區(qū)域變化將是什么樣子，共識要少得多。”
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