热带森林正面临前所未有的环境变化，并产生巨大的连锁影响。过去十年，亚马逊雨林每年吸收的碳减少了近三分之一。
亚马逊森林面积达600万平方公里，是英国的25倍，横跨九个国家的大片地区。该地区拥有地球上五分之一的物种，其中包括超过15,000种树木。森林中的3000亿棵树储存着地球生物质中20%的碳，每年还主动循环180亿吨碳，是全球燃烧所有化石燃料所排放碳量的两倍。
亚马逊流域也是一座水文动力引擎。森林释放的水汽滋养着南方的农业，包括为巴西许多汽车提供动力的生物燃料作物，以及为地球上越来越多的人（和奶牛）提供食物的大豆。
因此，亚马逊的变化关系到全世界。正如我们在 《自然》发表的研究中所述，数十年来，亚马逊表面上未受扰动的森林生物量动态一直在变化，并带来重要后果。
气候正在改变亚马逊吗？
关于热带森林应如何应对全球变化，存在两种相互竞争的观点。一方面，有一种 理论上的可能性 （以及一些 实验性证据）认为，更多二氧化碳会对植物“有益”。二氧化碳是光合作用的关键化学成分，因此其含量增加应会促进更快生长，从而让树木乃至整片森林有更多机会储存碳。事实上，几乎所有全球植被模型都预测，植被将 生长得更快 ，并且至少在一段时期内储存更多碳。
亚马逊是地球碳循环的重要组成部分。
Peter Reid / 苏格兰碳储存中心， 知识共享署名许可
与此相对的是另一种预期，它基于大气中二氧化碳浓度同样升高所带来的气候物理影响。随着热带地区进一步变暖，植物和土壤微生物的呼吸作用应会比光合作用增长得更快，这意味着进入大气的碳会多于碳汇所吸收的碳。更极端的季节也意味着干旱会更多，从而减缓生长，有时甚至导致树木死亡。
哪种过程会占上风？
我们牵头的研究采用了一种简单的方法。我们与许多同事一道，在分布于南美洲各地雨林的永久样地中，持续追踪单棵树木随时间的变化。与 RAINFOR网络数百名合作伙伴共同开展的这项亚马逊生态系统近距离观测工作始于20世纪80年代，使我们得以以前所未有的方式评估过去三十年间热带森林的变化。
研究人员对亚马逊各地的树木进行了调查。
RAINFOR， 知识共享署名—非商业性使用—相同方式共享许可
我们的分析基于321个样地、30年间的研究，覆盖八个国家，并有近500人参与；分析首先证实了早期研究结果。亚马逊森林一直像一块巨大的海绵，吸收大气中的碳。也就是说，树木生长的速度超过了死亡的速度。
这一差值——即“碳汇”——每年额外吸收20亿吨二氧化碳，温和地减缓了气候变化的速度。这些额外的碳进入了表面上已成熟的森林生态系统；按照经典生态学的观点，这类生态系统应处于动态平衡，因此接近碳中和。
艰难生存的树木
然而，我们还发现，在未受直接人为影响的亚马逊森林中，树木死亡率长期持续上升。自20世纪80年代中期以来，树木死亡率激增逾三分之一，而生长率在过去十年停滞不前。这对亚马逊吸收碳的能力造成了显著影响。
亚马逊近期的干旱和异常高温几乎肯定是这种“死亡率追赶”现象的部分原因。2005年的一场严重干旱导致 数百万棵树死亡。然而，数据显示，树木死亡率上升早在那之前就已开始。或许还有其他非气候因素正在导致亚马逊树木死亡。
最简单的解释是，与二氧化碳刺激作用相符的生长加快，如今也导致树木更快死亡。随着额外的碳在系统中流转，树木不但长得更快，也更早成熟。简而言之，它们的生命节奏加快，因此更早衰亡。
因此，对亚马逊进行30年细致监测后，我们看到了复杂且不断变化的图景。关于热带森林碳储存将持续增加的预测可能过于乐观——这些模型根本没有捕捉到生长加快对死亡率产生的重要连锁影响。
随着亚马逊森林的生长周期加快，碳也在其中流转得更快。死亡率上升的一个后果，应该是森林地面上的坏死生物量——即枯木——增加。尽管我们没有直接测量这些变化，但模型显示，自20世纪80年代以来，亚马逊的枯木数量已 增加30% （碳量超过30亿吨）。其中大部分腐烂物质注定会在不久后回归大气。
目前，陆地碳汇吸收了超过四分之一的排放量，其中主要是森林。但其中一个关键要素似乎正趋于饱和。这提醒我们，自然界提供的补贴很可能严格受限于时间；要稳定气候，就必须进一步大幅削减排放。
本文由 The Conversation合作发表。文章发表并不意味着世界经济论坛认同其中观点。
如需了解议程动态， 请订阅我们的每周通讯。
作者：Oliver Phillips是利兹大学热带生态学教授。Roel Brienen是利兹大学NERC研究员。
图片：2015年1月10日，在亚马逊州亚马逊森林腹地的圣塞巴斯蒂昂-杜乌阿图马，镜头从亚马逊高塔观测站（ATTO）拍摄到的景色。路透社/Bruno Kelly。
