树是怎样热死的？

希怀 · 发表于 2012-10-18 21:15:34

　美国新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯国家实验室，最近开始研究树木的死法。这项实验动机缘于袭击美国和欧洲的热浪正逐年变得严酷难忍，而研究者在装置中模拟的温度，正是未来80年中气候变暖的幅度。研究者认为，树木的死亡，正是未来气候崩溃的第一步。

      研究人员用钢材和有机玻璃制成18个圆筒形装置，用其围住矮松，然后装置中模拟干旱环境，同时监控矮松的变化，直至矮松在装置中旱死。
树木缺水就会死，但在干旱条件下，哪些树木会先死？它们的死亡过程会持续多久？它们在缺水的情况下能活多久？
      这些问题，科学家却并不怎么明白。近来，在热浪一年比一年严酷的环境下，美国新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯国家实验室里，一群科学家开始研究起了树木的死法，尤其是被热浪和干旱杀死的树木，目的，是为了找出一些方法，让树木在极端气候中能够尽可能久地存活。

      大旱中的应景研究
      目前美国正逢大旱，让这项研究显得格外意味深长。据气象学家估算，美国今年遭受的这场旱灾，是五十年来规模最大的一场，令中西部的农业和林业遭受了重创。虽然最近的飓风“艾萨克”为部分干旱地区带去了一些雨水，却并未扭转大势。内布拉斯加、伊利诺伊以及盛产玉米和大豆的衣阿华州已陷入严重干旱，而且暂时还看不出好转的迹象。玉米和大豆的价格已经双双突破历史纪录。
      这场灾难并非始于今年，自 2010 年起，美国南部就进入了持续性干旱期。当时，得克萨斯、俄克拉荷马、堪萨斯等州都受到了缺水的影响，其中受灾最严重的是得克萨斯，损失的庄稼和牲畜总额达到70多亿美元。去年冬季的降水量跌破纪录，只有少量融雪被土壤吸收，进一步加剧了干旱的态势，使旱情蔓延到了整个北美。到今年，美国大部分地区、墨西哥部分地区以及加拿大东部都成了灾区。在美国，有 80％国土处于异常干燥的状态，其中，又有 62％处于中度干旱状态。眼下，全美已有 36个州宣布遭受原生自然灾害，受灾的县达到 1692个。在加拿大东部的安大略、魁北克和亚特兰大省，炎热的气候和稀少的降水也都破了纪录，玉米和大豆等夏季作物受到影响。
      除了农作物，受到影响的还有树木。据统计，去年一年，干旱就在得克萨斯导致了五亿棵树木死亡。今年，西南部也有大量树木枯死，护林人员除了提防野火点燃枯木之外，对树木的死亡束手无策。干旱甚至影响了圣诞树的供应。美国的圣诞树一般在长到 7 岁至 10岁时砍伐。往年种下的成年树木还比较耐旱，但是今年树苗刚种下便纷纷夭折，这可能会影响到今后几年美国人度圣诞节的方式。

　　高温中的树木刑房
      帕克·威廉姆斯是洛斯阿拉莫斯实验室中研究树木的专家，他和国家地质勘探局的生态学家克雷格·艾伦一起，对过去几个世纪的干旱进行了回顾。他们发现，历史上虽然也出现过比现在规模更大的干旱，但次数不多。威廉姆斯表示，这次的干旱和历史上的旱灾相比，差异显著。以往干旱过后，气温和降水都会恢复到干旱前的水平，接着便迎来一个湿润的降水期。但今年的干旱却是逐渐升温、越来越热。而随着天气变热，空气也变得干燥，它从土壤和植物中吸收水分，从而使干旱进一步加剧。
      研究者用计算机模拟了受灾区域的气候变化，结果显示，该区域的气温会在本世纪结束之前再升高几摄氏度。艾伦表示，升温之后，这个区域将会恢复到历史上最坏的时期，山上的树木将大片死去。“不是说这片区域将没有任何树木，”他说，“但是主要树种都会死亡。”
      至于哪些树木、多少树木将会幸存下来，这也是实验室研究的课题之一。实验室研究人员内特·麦道威就主持着这样的一个项目。
      项目有个阴森的名字，叫“树木刑房”。所谓“刑房”，其实是钢材和有机玻璃制成的圆筒形装置，共 18 个，矗立在实验室外不远处的沙漠之中。
      每一个圆筒里都包裹着一棵高约 4.5米的矮松或杜松，它们的周围埋着塑料下水管，将雨水从树根处引出；圆筒壁上连着银色软管，将热气输送进来。此外，圆筒里还“关押”着昆虫。总之，“刑房”的目的就是尽量真实地模拟干旱环境。进入圆筒，立刻能感到热浪扑面而来。按照麦道威的说法，圆筒内部比外面高出 7摄氏度，根据计算机模拟，这个温差正是未来 80 年中气候变暖的幅度。
      除了控制水量和气温，“刑房”内外的传感器还能衡量树木的湿度、呼吸、土壤湿度等一系列指标。一架热成像摄影机监测着树木表面散发的热量；每隔几分钟，实验人员就会测量一次树木的半径。乍一看，这些树木不仅像是受刑的囚犯，而像是重症监护室里的病人，全身插满管子，奄奄一息。圆筒内的观测装置全部自动运行，但研究人员还是要每月做一次手动调节。麦道威说：“大家都知道，天气越来越热、越来越干，甲虫就会出来，树就会死，但它们死亡的具体机制，我们并不理解。”他希望能通过这个装置，预测全世界树木死亡的方式，并揭示出树木死亡对环境的潜在影响。
      松树水分的蒸发是研究人员观察的内容之一，具体来说，是观察松树的松针上称为“气孔”的小洞。在平时，树木通过气孔吸收二氧化碳，从而制造养分。但在干旱时期，气孔就关闭起来以保存水分，制造养分的过程也随之停下，久而久之，松树就会死亡。

　　研究方法引来争议
      研究人员还想用这套装置测试其他一些内容，其中之一，是漫长的干旱会破坏树木的叶子，从而破坏其光合作用，并最终破坏其新陈代谢。
麦道威解释说：“这就好比是压垮骆驼的最后一根稻草。如果树叶都烤焦了，植物就没有碳水化合物来修复它们，这样一来，它就完了。”他认为这是个颇有道理的假说，但是到现在还未接受过检验。
      他还指出，树木的死亡绝非孤立事件。从宏观上看，它对环境有着复杂的影响，可能造成恶性循环，因为树木一死，体内的碳元素就会全部进入大气，而碳正是气候变暖的罪魁祸首。“如果地球表面有更多森林消失，就会有更多碳排放到大气中去，并加快地球暖化过程。”他这样推理。
      他还预测，由于气温攀升，未来五十年内，针叶植物将在洛斯阿拉莫斯和圣达菲两县灭绝。
      不过，实验室的研究方法也遭到了一些质疑。有批评者认为，气候是个复杂系统，以目前的计算机技术，还不能准确模拟它的变化，因此这些研究的出发点就有问题。还有人认为，植物在生命的演化史中已经多次经历气候变化，能够生存至今，说明它们自有应对之道；在气候变化的未来，真正堪忧的是人类的命运。

文章来源：中奢网2012-10-17