来源：中国网

你知道吗？树木不仅会呼吸还会根据温度自动调节呼吸强度！

近日，清华大学地球系统科学系王焓副教授团队联合澳大利亚、英国、美国等多国科研人员首次提出基于生态进化最优性（EEO）原则的理论模型，解释和预测了树干呼吸的热适应性，构建了全球植物树干呼吸数据库，证实了树干呼吸存在普遍的热适应现象。相关成果以“树干呼吸热适应表明气候碳反馈作用的减弱”为题在《科学》（Science）期刊在线发表。

研究发现，到2100年树干呼吸热适应有望降低陆地生态系统24%～46%的碳排放，对缓解气候变化具有重大意义！

Science网站论文

打破传统！树干呼吸的热适应

树干呼吸释放的二氧化碳是陆地生态系统碳排放的重要来源之一。传统观点认为，温度升高会显著增强树木呼吸作用从而加剧气候变暖。然而，近年来的研究表明植物可通过热适应机制（thermal acclimation）来减弱呼吸作用对升温的响应。尽管叶片和根系的热适应已有较多研究，但树干是否存在类似的热适应现象？其背后的生理调节机制是什么？这种适应如何影响长期气候变暖背景下的全球碳循环？这些问题的解答对准确预测未来气候变化至关重要。

近年来

研究团队基于生态进化最优性（EEO）原则

创新性地将树干呼吸

与叶片水分供应动态关联

提出了水分粘滞阻力和蒸腾速率

驱动调节全球树干呼吸时空变异的

全新理论模型

在这一理论中

树干呼吸速率应与蒸腾速率呈正比

并受水分粘滞阻力的影响

从而确保植物碳利用效率的最大化

基于该理论模型

研究团队得出了

关于树干呼吸热敏感性的关键预测

环境温度每升高1°C

单位质量的基础呼吸速率（rs25）

下降约10.1%

生长温度下的呼吸速率（rs.gt）

下降约2.3%

全球68个站点、近万组数据

为进一步验证理论

研究团队构建了全球树干呼吸数据库

涵盖全球各气候区68个野外站点

187个物种的8782组观测数据

以及一项升温实验数据

观测结果显示

在全球的空间温度梯度上

参考温度和生长温度下单位质量树干

呼吸速率（rs25，rs.gt）的热敏感性

分别为–9.8±0.3%K–1

和–1.5±0.3%K–1

与理论预测值高度吻合

有力证实了理论模型的可靠性

参考温度和生长温度下单位质量树干呼吸速率（rs25，rs.gt）沿温度（Tg，日均温高于5˚C的生长季平均温度）梯度的变化。注：红色直线为理论预测结果，其他直线为观测拟合结果，呼吸数据取自然对数。

随后

研究团队通过季节性观测和温室增温实验

在个体尺度验证了树干呼吸的热适应现象

具体而言

基于季节性数据的偏残差分析表明

基础呼吸速率（rs25）的热敏感性

为–10.6±0.5%K–1

响应蒸腾速率的敏感性为103.8±1.8%

此外

在5项树种幼苗的增温实验中

处理一周后基础呼吸速率（rs25）

降幅约在10.6±1.6%K–1

所有实测结果均与理论预测值高度一致

基于季节动态数据的树干呼吸与温度及蒸腾速率的偏残差图（其他变量保持恒定）。注：红色直线为理论预测结果，其他直线为观测拟合结果，呼吸数据和蒸腾数据均取自然对数。

增温实验中树干呼吸随生长温度的变化。注：红色直线为理论预测结果，其他直线为观测拟合结果，呼吸数据取自然对数。

有望降低约1/3的碳排放

近年来

研究团队基于生态进化最优性（EEO）原则

创新性地将树干呼吸

与叶片水分供应动态关联

提出了水分粘滞阻力和蒸腾速率

驱动调节全球树干呼吸时空变异的

全新理论模型

在这一理论中

树干呼吸速率应与蒸腾速率呈正比

并受水分粘滞阻力的影响

从而确保植物碳利用效率的最大化

基于该理论模型

研究团队得出了

关于树干呼吸热敏感性的关键预测

环境温度每升高1°C

单位质量的基础呼吸速率（rs25）

下降约10.1%

生长温度下的呼吸速率（rs.gt）

下降约2.3%

在当前条件和未来情景下的全球树干呼吸模拟和预测

下一步

研究团队将深入探究

土壤水、CO2浓度等环境因子

及植物水力特征等内在因素的影响

阐明树干呼吸热适应的具体机制

并将生态进化最优性（EEO）理论框架

及树干呼吸的热适应特性

整合到地球系统模型中

这些工作将显著提升

全球碳循环动态模拟的准确性

助力气候治理决策

野外采样时，王焓（右）和博士生张瀚（左）对树干的呼吸进行现场测定和记录

地球系统科学系2022级博士生张瀚为论文第一作者，王焓副教授为通讯作者，来自西悉尼大学、雷丁大学、帝国理工学院、埃克塞特大学、加州大学伯克利分校等科研单位的合作者参与了这项研究。

供稿：清华大学