本文来自微信公众号：原理 （ID：principia1687），作者：糖兽，题图来自：视觉中国
高温的承受极限
就像人一样，植物叶片对高温的承受力也是有极限的。当温度太高时，叶片的光合作用机制就会失效。
1864年，科学家首次报道了一些植物的叶片最高可以在50℃的高温下存活，一旦超过这个温度就会死亡。21世纪的科学家也得出了类似的结论：2021年，一项研究通过分析147种热带植物物种，发现能导致光合作用失效的最高平均温度为46.7°C。
为了了解我们的热带森林是否正在接近这样一个阈值，一个国际研究团队通过结合国际空间站的热成像仪器的高分辨率数据，以及世界各地的热带森林的原位变暖实验数据发现，全球变暖正使热带森林的林冠层接近无法再进行光合作用的临界温度，具体来说，大约每10000片植物叶片中，就有1片每年至少经历一次温度过高而无法进行光合作用。
全面的研究结果已经发表在了最新的《自然》杂志上。
叶片的死亡
研究团队使用了由ECOSTRESS卫星收集的数据。ECOSTRESS是国际空间站上的一个热传感器，旨在测量地球表面的植被温度。在这项研究中，研究人员会将ECOSTRESS的数据与一些地面观测设备测量的数据进行比较，比如安装在亚马孙雨林的高塔上的测量仪器，以及在巴西、波多黎各、巴拿马和澳大利亚的附着在单个叶片上的传感器。
分析结果显示，在炎热、干燥的时期，林冠层的平均温度最高可达34℃，有些地区超过40°C。在大约0.01%的时间里，上层林冠的叶温高于临界温度46.7℃。
0.01%或许听起来许微不足道，但研究人员表示，这种影响有可能迅速扩大，因为叶片的变暖速度比空气快。据预计，当空气温度升高2℃~3℃时，叶片的最高温度可以上升8℃；当热带森林的平均温度比目前水平高出4℃时，可能就会出现大面积的叶片集体性死亡的情况。
利用这些数据，研究人员还模拟了在气候变化的情景之下，热带森林未来的命运。根据模拟结果，如果气温每年以0.03℃的速度上升，那么热带森林的林冠层可能将在约一个世纪的时间里发生大规模死亡。
他们还在模型中探讨了气温升高和更频繁的干旱事件将可能产生的影响。模拟结果表明，这些事件会降低植物的蒸发冷却能力，加速叶片温度的升高，并可能导致树木死亡。而随着叶片死亡，它们就无法再提供额外的冷却，从而进一步加速变暖。
未知的命运
这一发现具有重大意义，因为热带森林是世界上多种生物的家园，也是地球气候的重要调节器。
不过，研究人员也指出，对于高温叶片对整个森林的影响仍存在很多不确定性，这在一定程度上是因为科学家对于不同种类的树木的适应能力，以及单个叶片的死亡会如何影响树木的死亡还知之甚少。
叶片的全部死亡不一定意味着树木的死亡，虽然这一幕是有可能发生的，但科学家并不完全了解不同温度杀死不同物种的叶子需要多长时间，这取决于叶片的大小和厚度以及林冠的宽度。因此，要预测热带森林的未来，还需要对林冠下的情况有更多的了解。
尽管存在这些不确定性，但一些令人担忧的迹象确实已经出现。在最近几十年时间里，温度高于其他热带森林的亚马孙的树木死亡率高于非洲，研究人员推测，这可能与亚马孙地区的温度比非洲高有关。
总的来说，新研究的模型预测的那个可怕的临界点，一旦超过这个临界点，叶片就会死亡。不过，由于不确定性的存在，这个模型并不能完全代表热带森林的未来命运。但是，这项研究敲响了警钟，它表明如果再不及时阻止气候变化，光合作用的失效就有可能危害整个热带森林。而通过采取一些基本的措施来缓解气候变化，许多问题是可以解决的。
参考来源：
https://www.sciencenews.org/article/leaves-tropical-forests-photosynthesis-heat-limit
https://phys.org/news/2023-08-tropical-forests-nearing-critical-temperatures.html
https://www.plymouth.ac.uk/news/tropical-forests-may-be-approaching-a-critical-high-temperature-threshold
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06391-z
本文来自微信公众号：原理 （ID：principia1687），作者：糖兽