气候行动

气候变化让树木生长速度加快,但碳储存能力下降

气候变化会对树木产生复杂的潜在有害影响。 Image: Pexels/Pixabay

Roberto Silvestro
PhD Candidate, Biology, Université du Québec à Chicoutimi (UQAC)
Sergio Rossi
Professor, Département des Sciences Fondamentales, Université du Québec à Chicoutimi (UQAC)
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气候与自然

  • 气候变化会让树木长得更快,但同时也使其变得更加脆弱;
  • 在过去的一个世纪里,树木长得更快了,但同时木材的密度却下降了8-12%;
  • 这可能会对森林的碳储存能力产生负面影响,因为强度较弱的树木储存的碳也会减少;
  • 这可能会削弱森林承受极端天气事件的能力,对森林的未来产生不利影响。

随着全球气温的上升,寒冷地区树木的生长季节延长。这使得树木的年轮变厚,整体木材产量因此有所增加。

然而,研究表明,生长季节延长会降低木材的强度,使其在结构上更加脆弱。木材质量下降则意味着树干更容易断裂。

作为森林生态学家,我们专门研究木材的结构和生长。在本文中,我们探析现有的最新科学研究,尝试描绘森林的未来,并分析不断变化的生长季节如何影响木材的质量。

木材是什么?

木材是树木的木质细胞逐年累积的产物。木质化组织不断分裂累积是为了更新树液运输系统,并为茎(树干)、枝和叶提供力学支持。

树木年轮则是生长季节的产物。在温带和寒带,树木的生长季节从春天持续至秋天。树木每年都会形成一个新的年轮。年轮的厚度取决于树木的固有特质(其物种和遗传因素)以及一系列环境因素的综合影响(如土壤类型、阳光照射、气候和邻近树木之间的生长竞争等)。

在某些树种中(尤其是针叶树),我们可以很容易地将年轮相互区分开来。这是由于这些树在同一个生长季节会生成两种类型的木材,其各自细胞的形状和功能不同。

在春天,树木会产生许多大的、浅色的木质细胞,其细胞壁很薄。这部分年轮被称为“春材”(earlywood)。在夏末,树木生长速度减缓,木质细胞变小,但其细胞壁变厚。颜色较深的这部分年轮被称为“夏材”(latewood)。

年轮的厚度取决于树木的固有特质(物种、遗传)以及一系列环境因素的综合影响(土壤类型、阳光照射、气候和邻近树木之间的生长竞争等)。 Image: Shutterstock

木质细胞的特性尤其重要,在生态和经济方面具有重大意义。首先,木质细胞壁储存了树木从大气中吸收的大部分碳。因此,较厚的细胞壁意味着树木吸收了更多的碳。其次,春材细胞对夏材细胞的数量比例决定了木材的密度,因此也决定了其潜在用途和材料价值。

树木生长速度加快

在过去的一个世纪里,在北美欧洲的温带地区,树木的生长速度加快,比前一个世纪加速高达77%。这种生长速度的加快会产生更厚的年轮。

乍一看,树木长得更快似乎能带来更多生物量和更高的碳储存能力。那么自然地,我们的森林就可以在对抗气候的过程中产生更大贡献。换句话说,树木的生长速度加快可能意味着我们将有更多木材来满足我们的不同需求。

但是,正如莎士比亚所言:“最有把握的希望,往往结果终于失望”。

树木会更早死亡

德国慕尼黑技术大学的一项研究分析了上个世纪树木的生长速度及其木材的特性。他们发现,随着生长速度的增加,木材的密度下降了8%到12%。

此外,随着木材密度的降低,其碳含量也减少了约50%。这表明,树木从大气中吸收的二氧化碳减少了。

除了从大气中吸收和储存大气碳的能力降低外,木材密度的降低也会削弱其结构强度。木材承担着支撑树木的重要功能。因此,在其密度降低的同时,树木在面临来自风或陡坡上重力作用的机械应力时,其抵抗力能也会降低。

更复杂的是,最近的另一项研究显示,树木的生长和寿命之间存在关联:生长速度较快的树木的预期寿命更短。

过犹不及

我们最新的研究中,我们量化了香杉的生长季节长度、生产力和木质细胞特征之间的关系。

该研究证实,生长期较长的树木会产生更多的木质细胞和更厚的年轮。然而,生长速度加快也会改变春材和夏材数量间的比例变化。生长季节的长度每增加一天,树木就会多产生一个春材木质细胞。

木材密度的下降能够反映春材相较于夏材细胞数量比例的增长。这表明,体积增长加快不一定能够带来更多生物量。

我们的森林在未来会怎样?

当前的全球平均气温已经比工业化前(1850-1900年)的平均气温高出约1.15℃,预计在未来几年内还将进一步上升。气温上升可能会延长树木的生长季节,从而提高其生长速度。

一方面,这可能会使全球森林规模扩大,但另一方面,森林的碳吸收率可能会下降。

尽管我们的森林能为应对气候变化做出巨大贡献,但以上研究结果进一步证明,如果我们不直接对引发全球变化的原因采取行动,环境问题就无法得到解决。

在气候变化的背景下,我们已经无法再就减少人为排放问题协商或拖延了。

本文作者:

Roberto Silvestro,魁北克大学生物学博士候选人

Sergio Rossi,魁北克大学基础科学部教授

本文由世界经济论坛与The Conversation联合发表,原载于世界经济论坛Agenda博客,转载请注明来源并附上本文链接。

翻译:张一凡

编辑:江颂贤

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