北京
你有没有想过，一棵能活上千年的树，会怕热吗？
加州红杉给出的答案有点出人意料：会。而且它们应对高温的方式，是主动把光合作用"调慢"。一项新研究发现，当气温飙升时，加州红杉的光合作用速率会下降。这件事听起来只是树叶的事，但它关系到这种标志性树种的长期存亡，也关系到它们从大气中吸收并储存碳的能力。
先说说加州红杉为什么值得被关注。加州红杉（学名 Sequoia sempervirens）森林是地球上最大的地上碳库之一。这些高耸入云的树原产于加州中部和北部，在演化中适应了当地历史上温和的气候。近几十年来，它们的分布范围已经明显收缩。而气候变化，正在威胁这些森林的健康和功能。
这项研究的第一作者、加州大学戴维斯分校植物光学实验室的博士生 Lily Klinek 说得很直白：这些树适应的是非常温和的环境，所以此前几乎没有人认真研究过高温对它们光合作用的影响。这项研究发表在《JGR Biogeosciences》期刊上。
光合作用是植物、藻类和部分细菌把阳光变成能量的过程，它把二氧化碳和水在化学层面转化成糖和氧气。对红杉来说，这套系统一旦减速，意味着能量变少，也意味着固碳能力打折。
研究团队在 2022 年到 2024 年间，测量了门多西诺县加西亚河森林里红杉叶片对高温的反应。他们每月一到两次，取三份不同的加州红杉叶片样本，测量其荧光和温度。植物分子吸收光之后有三种去处：用于光合作用、以热量形式耗散、或以光的形式反射出去（即荧光）。Klinek 解释说，荧光是一种间接测量手段，用来了解植物的光合作用状况。
研究人员还会用锡箔纸把第四片叶子包起来 20 分钟，让它进入"休息"状态，然后再做同样的测量。Klinek 说，当叶片处于休息状态时，他们会给叶片一束脉冲光，波长正是植物用于光合作用的波段，以此观察它的最大光合速率。
结果发现，在炎热的日子里，暴露在阳光下的叶片温度比气温高出最多 18 华氏度（约 10 摄氏度）。Klinek 说，这是巨大的差异，说明叶片已经承压到无法有效调节自身温度的程度。
要理解这个数字，得先认识气孔。许多植物的叶片靠开合气孔来调节温度和光合作用。气孔是叶片表面的微小孔道，这个词源自希腊语里的"嘴"。它们控制进入植物的二氧化碳量，也控制释放出去的氧气和水蒸气。二氧化碳摄入减少，光合作用就会下降，植物获得的能量也随之减少。
红杉叶片与气温之间这么大的温差，说明叶片在高温下关闭了气孔，以避免蒸发失水，结果把自己"闷"热了。
但故事没有到此为止。为了进一步弄清高温对叶片生理的影响，研究人员把红杉叶片样本带回实验室，让它们泡在水里，再暴露于一系列温度之下。Klinek 说，尽管叶片能接触到水，随着温度升高，它们的光合作用仍然减少，即便气孔是张开的。
研究人员在论文中写道，这表明高温对红杉的光合能力构成了直接限制，而不是通过引起气孔关闭来间接降低光合能力。这一发现意味着，随着气温上升，红杉进行光合作用和储存碳的能力将会下降。
未参与这项研究的英国埃克塞特大学生态学家 Lucy Rowland 在给媒体的邮件中表示，造成光合作用下降的不只是气孔关闭，这些树已经在承受高温对其光合系统的直接影响。
那么，这种损伤会走到哪一步？Klinek 说，损伤在什么节点变得不可逆，目前仍然了解得很不够，但如果想预测未来气候会如何影响植物，这恰恰是必须搞清楚的事。
Klinek 的下一步研究，是从叶片生理走向整棵树乃至整个生态系统，去理解这些阈值。她说，目前还不确定观察到的效应在多大程度上是可逆的应激反应，也不确定这些树是否在持续的压力中累积损伤。研究人员需要更多数据，才能跳出叶片尺度，更好地了解这些生态系统如何回应高温和干旱。
所以，一棵红杉在热天里做的事，比我们想的要复杂：它关气孔、升温、减速，像是在高温里按下了一个不确定能不能恢复的暂停键。这个暂停键按下去之后会发生什么，科学界还在找答案。
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