牛書麗課題組在Nature Reviews Earth & Environment 上發(fā)表關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)呼吸溫度響應(yīng)的綜述
生態(tài)系統(tǒng)呼吸(ER)是生物圈與大氣之間最大的碳通量之一,研究ER的溫度響應(yīng)是準(zhǔn)確預(yù)測(cè)未來(lái)大氣CO2濃度以及氣候變化的關(guān)鍵。目前陸面模型普遍認(rèn)為ER隨溫度升高持續(xù)增加,甚至預(yù)測(cè)在本世紀(jì)末陸地生態(tài)系統(tǒng)呼吸所排放的CO2通量將超過(guò)光合作用吸收的CO2,從而使陸地生物圈從全球碳匯(凈吸收)變成碳源(凈排放)。然而近期的觀測(cè)研究發(fā)現(xiàn)ER廣泛存在最適溫,即ER的溫度響應(yīng)是單峰型而非傳統(tǒng)認(rèn)知上的指數(shù)型,當(dāng)溫度超過(guò)最適溫時(shí)ER會(huì)迅速下降,但地球系統(tǒng)模型卻無(wú)法再現(xiàn)這種溫度響應(yīng)模式及最適溫現(xiàn)象。因此,為了改進(jìn)模型對(duì)呼吸溫度響應(yīng)的表征,迫切需要綜合目前對(duì)不同組織尺度(如組織、生物體、群落、生態(tài)系統(tǒng)和全球)和生命形式(植物和微生物)的溫度響應(yīng)的理解。
基于此背景,中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所牛書麗研究組聯(lián)合來(lái)自華東師范大學(xué)以及新西蘭、德國(guó)、美國(guó)、英國(guó)、澳大利亞等多國(guó)9家不同單位的相關(guān)學(xué)者,全面綜述了呼吸對(duì)溫度響應(yīng)的不同基礎(chǔ)模型,從不同生物組織及不同尺度綜述了呼吸最適溫廣泛存在的觀測(cè)證據(jù),還進(jìn)一步評(píng)估了當(dāng)前地球系統(tǒng)模型對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)呼吸溫度響應(yīng)模擬的不確定性及其來(lái)源。
文章最后從加強(qiáng)呼吸溫度響應(yīng)過(guò)程機(jī)制理解以及改進(jìn)陸地生態(tài)系統(tǒng)呼吸模型模擬兩個(gè)方面提出了未來(lái)的研究方向:(1)在不同尺度上對(duì)呼吸進(jìn)行系統(tǒng)觀測(cè)以獲取關(guān)鍵的基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù);(2)將呼吸的單峰溫度響應(yīng)及其最適溫納入地球系統(tǒng)模型中以改善當(dāng)前對(duì)于氣候變化-碳循環(huán)反饋關(guān)系的模擬預(yù)測(cè);(3)ER最適溫及其熱適應(yīng)性的潛在機(jī)制需要在未來(lái)的研究中進(jìn)一步揭示;(4)其他混雜因素(如水分和底物可利用性)與溫度在呼吸溫度響應(yīng)過(guò)程中的相互聯(lián)系和作用機(jī)制需要進(jìn)一步厘清和區(qū)分。?
該研究以“Temperature responses of ecosystem respiration”為題,近日發(fā)表于Nature Reviews Earth & Environment,牛書麗研究員為論文第一作者和通訊作者,還有來(lái)自華東師范大學(xué),Manaaki Whenua-Landcare Research,Max Planck Institute for Biogeochemistry,Macalester College,Pacific Northwest National Laboratory,University of Exeter,Australian National University,?Cornell University的合作研究人員。此項(xiàng)研究受國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和中國(guó)科學(xué)院國(guó)際合作項(xiàng)目共同支持。
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論文信息:
Niu,S. et al. Temperature responses of ecosystem respiration. Nature Reviews Earth & Environment (2024) doi:10.1038/s43017-024-00569-3.
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論文鏈接:
https://www.nature.com/articles/s43017-024-00569-3
圖1?生態(tài)系統(tǒng)呼吸最適溫及其影響因素
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