森林将面临一段艰难的时期。气候变化导致全国各地气温升高、湿度降低，这对树木来说并不是一个双赢的组合。
加州大学圣巴巴拉分校和犹他大学的研究人员试图确定我们的森林生态系统在不久的将来会如何发展。作者结合了数学模型以及林务局和植物生理学家收集的数据，以了解林地对干旱的脆弱性。他们的研究结果表明，虽然大多数森林有潜力适应更热、更干燥的环境，但它们的变化速度不够快，无法避免即将到来的压力。该研究发表在《全球变化生物学》上，可作为未来森林研究的基准，以及保护和管理的指南。
“我们担心森林的变化速度不够快，无法避免气候变化导致的水资源压力增加，”第一作者、加州大学圣巴巴拉分校地理系 助理项目科学家格雷格·奎廷( Greg Quetin)说。“但希望是存在的，因为大陆的大多数森林都具有足够的功能多样性，可以通过物种组成的变化来提高其耐旱性。”
森林可以通过多种方式适应干旱条件。每棵树都可以改变它们的活动、生理和基因表达，以适应它们面临的新条件。生态系统中已经存在的耐旱物种也可能变得更加占主导地位。森林的组成也会发生变化，随着更脆弱的物种的死亡，更坚强的物种会迁移进来。进化也可以通过自然选择改变物种，尽管对于这种长寿的生物体来说，其影响在下个世纪可以忽略不计。
奎廷和他的合著者调查了该国森林中已有的特征和物种是否足以让它们适应未来的气候变化而不会造成大范围的死亡。大部分数据来自森林清查和分析计划，这是一个由林务局运行的关于该国林地状况的综合数据库，自 2000 年以来已标准化。该数据库包括森林清查图，记录了位置、物种、树木的大小、密度和健康状况，以及树木的生长、死亡率和采伐。Quetin 和他的同事还使用了木质部功能性状数据库中的数据，该数据库编制了树木生理学和水力性状的测量值，并将该数据库与森林清单进行交叉引用。
最后，该团队开发了一个模型来模拟森林对水资源压力增加的反应。该模型预测光合作用(或 CO 2 输入)、呼吸和生长(CO 2 输出)以及植物胁迫。他们还采用了一种优化技术来研究叶面积的变化如何调节环境条件变化引起的压力。
“迄今为止的所有数据都表明，叶面积只是树木应对水分压力的最大杠杆，”合著者、 生态、进化和海洋生物学系助理教授李·安德雷格 ( Lee Anderegg)说。干燥地区的森林往往树冠稀疏，而气候湿润的森林则有茂密的树叶。
研究人员发现，的许多森林都有适应能力。该模型显示，大陆 88% 的森林具有适应气候变化的特征和物种多样性，而且它们正在开始这样做。然而，大多数动物并没有像模型预测的那样迅速适应，以避免增加水压力和随后的死亡率。
“令人担忧的是，我们没有看到我们的模型预测需要发生的必要转变，”合著者、地理 系助理教授安娜·特鲁格曼( Anna Trugman)说。“但我认为仍有希望的空间。” 例如，生物多样性因其缓冲气候变化对特定森林影响的能力而脱颖而出。
“众所周知，树木移动缓慢，”特鲁格曼继续说道。“我在《指环王》中见过那些树人的步伐。”
“他们目前仍在举行辩论赛，”安德雷格补充道。
较高的二氧化碳浓度在团队的计算中引入了一个混杂因素。植物通过吸收二氧化碳的孔失去水分。 因此，如果大气中存在更多的CO 2 ，植物可以减小这些孔隙开口的大小，但仍然可以获得光合作用所需的碳。这减少了从叶子中逸出的水量。
安德雷格解释说，但气候变暖时，大气也会变得干燥，因此叶子会失去更多的水分。这是一个复杂的系统，具有很多不确定性和补偿因素，需要细致入微的模型来理清。正如作者在 之前的一篇论文中发现的那样，运输这些水所涉及的能量绝不能忽略不计。
该团队目前正在红杉国家公园收集气候驱动的火灾后树木生理变化的数据，试图凭经验验证树木可以在多大程度上调整其生理。作者还在调查树木是否可以通过改变叶面积来完全避免未来的水分胁迫，以及最大化碳增益或避免胁迫是否更具限制性。
森林已经开始发生变化。随着大气变得干燥，稀疏的树冠将变得更加常见。林地也可能拥有与历史上不同的物种组合。这些因素也会影响森林碳储存。目前，森林吸收了约 30% 的人为排放量，但该组织最近发现，在气候变化的影响下，这一数字可能会 减少。
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