*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)觀點提出了質疑。過去的研究往往假設，所有樹木對臭氧作出相同的反應，但*新研究顯示，持續(xù)很久的臭氧暴露在森林中產生了贏家和輸家，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)氣候學家David Schimel表示，該發(fā)現(xiàn)朝更加**地理解森林如何應對環(huán)境壓力“邁出了非常重要的一步”?！安恢皇菙?shù)量，樹木的身份也至關重要。這項研究便是一個非常明顯的例子?！?/span>
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化為空氣中的臭氧。諸如松樹等不產生異戊二烯的樹種，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一片森林中的所有樹木以相同的方式應對臭氧。通常，這些研究表明，森林的“生產力”——樹木吸收二氧化碳和水并將它們轉變成有機物質的速率——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，這種假設忽視了生態(tài)系統(tǒng)運轉的復雜方式。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?！皠?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鍵樹種如何相互作用以及應對臭氧影響的現(xiàn)有研究。隨后，該團隊根據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，在不至于假設所有樹木以相同方式應對臭氧的情況下，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歷了更大的變化，逐漸向能耐臭氧的樹種轉移。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
