一项新研究计算得出,死木每年向大气和土壤中释放109亿吨碳。
死木在森林生态系统中发挥着多种重要作用。
随着死木分解,它有助于生态系统的养分循环,这对植物生长十分重要。
全球死木目前储存着730亿吨碳。
气候变暖可能导致死木释放更多碳,因为热带地区的死木释放的碳多于较凉爽的温带地区。
如果你曾在森林中穿行,很可能会避开散落在地上的枯烂树枝或树桩。这就是“死木”,它在森林生态系统中发挥着多种重要作用。
它为小型哺乳动物、鸟类、两栖动物和昆虫提供栖息地。而随着死木分解,它 有助于生态系统的养分循环,这对植物生长十分重要。
但还有另一项重要作用,我们在全球范围内对其了解甚少:死木在分解过程中释放的碳,一部分进入土壤,一部分进入大气。白蚁和蛀木虫等昆虫可以加速这一过程。
全球死木目前储存着730亿吨的碳。 我们在《自然》(Nature)上发表的新研究 首次计算得出,其中约15%(即109亿吨)每年释放到大气和土壤中——略高于全球化石燃料燃烧产生的排放量。
但这一数量会因昆虫活动而变化,并且在气候变化下可能会增加。将死木明确纳入未来所有气候变化预测之中至关重要。
一项非凡的全球性努力
森林是至关重要的碳汇,活树从大气中捕获并储存二氧化碳,有助于调节气候。死木——包括倒伏或仍然直立的树木、树枝和树桩——占全球森林碳储量的8%。
我们的目标是衡量气候和昆虫对分解速率的影响——但这并不容易。我们的研究论文是为协调一项大规模跨洲实地实验而付出的非凡努力的成果。全球有30多个研究团队参与其中。
来自140多个树种的木材在六大洲的55个森林站点摆放了长达三年,地点从亚马逊雨林到澳大利亚布里斯班。其中一半的木材样本放置在封闭的网笼中,以排除昆虫对分解过程的影响,同样用于测试其效果。
部分站点需要防范大象破坏,另一处因火灾而损毁,还有一处在洪水后不得不重建。
我们的发现
我们的研究表明,死木腐烂的速率以及昆虫对其的作用在很大程度上取决于气候。
我们发现,分解速率主要随气温升高而加快,并且热带地区的速率远高于其他较冷的气候区。
事实上,热带地区的死木每年的中位质量损失为28.2%。在较凉爽的温带地区,中位质量损失仅为6.3%。
热带地区死木分解更为剧烈,是因为该地区生物多样性更高(昆虫和真菌更多),有利于分解。昆虫在啃食木材时将其破碎成小颗粒,从而加速腐烂。昆虫还引入真菌物种,这些真菌随后完成余下的分解工作。
在死木每年释放的109亿吨二氧化碳中,我们估计昆虫活动造成的占32亿吨,即29%。
我们按地区来细分。在热带地区,昆虫造成的死木碳释放量接近三分之一。在北方及温带纬度森林中气温较低的地区——例如加拿大和芬兰——昆虫的影响很小。
这在气候变化背景下意味着什么?
昆虫对气候变化很敏感,并且随着近期昆虫生物多样性的下降,昆虫在死木中当前和未来的作用仍不确定。
但鉴于死木腐烂的绝大部分(93%)发生在热带地区,且该地区总体上预计将变得更加温暖湿润,在气候变化之下,可以有把握地说,气候变化将增加死木每年释放的碳量。
还需注意,所释放的二氧化碳量仅占全球死木年度碳储量总量的一小部分。也就是说,全球死木碳储量的85%仍留存在林地地表,并每年继续储存碳。
我们建议将死木留在原地——留在森林之中。移除死木不仅可能对生物多样性和森林的再生能力造成破坏,还可能大幅增加大气中的碳含量。
例如,如果将死木用作生物燃料,可能会释放原本每年都会被锁存的碳。如果全球死木被移除并焚烧,其释放的碳量将是目前化石燃料燃烧排放量的八倍。
这在较凉爽的气候区尤为重要,因为那里的分解较慢,死木可作为重要碳汇留存数年。
下一步是什么?
昆虫与气候之间在死木碳释放方面的复杂相互作用,使未来的气候预测颇具挑战。
为改进气候变化预测,我们需要开展更为详细的研究,考察分解者昆虫群落(如个体数量和物种数)如何影响死木分解,更不用说昆虫多样性丧失可能产生的影响。
但昆虫多样性丧失也可能因地区而异,需要数十年的长期研究才能确定。
目前,气候科学家必须在研究中将死木每年的巨大排放量纳入考量,以便人类更好地理解气候变化的连锁效应。




