北京大学最新Nature文章

　　

生物通报道  相比于白天，地球在夜晚时正以更高的速率变暖，是当前气候变化遭受忽视的一个方面：在过去的50年里，日最低温度升高速度比日最高温度升高速度要快40%。这种不对称变暖有可能造成重要的生物学影响，尤其是对温度变化极其敏感的基本生态系统代谢过程。

在最新一期（9月4日）的《自然》（Nature）杂志上，来自北京大学、中国科学院青藏高原研究所等机构的研究人员证实，昼夜温度逐年变化对于北半球陆地植物生长和碳循环造成了区域性的显著影响，并且在许多情况下是不利的影响。

北京大学城市与环境学院的朴世龙（Shilong Piao）教授和北京大学深圳研究生院曾辉（Hui Zeng）教授是这篇论文的共同通讯作者。

光合作用是由光线所驱动，因此只发生在白天，而植物和微生物的呼吸作用却持续地在进行。因此，夜间更快速的变暖可能是影响了呼吸作用而非光合作用，这有可能深远地影响未来数十年生态系统对于预期暖化加剧的反应。但一直以来人们很少针对不对称变化如何影响生态功能开展研究，尤其是大规模的研究。为了解答这一问题，研究人员分析了来自卫星的植物绿度指数（greenness）数据集。

作者们发现在1982-2009年这段时期内，例如北美西北部和日本等阴凉、潮湿的温带和北方地区，以及如西伯利亚和西藏高原等寒冷地区的生态系统从日间温度升高中受益最多。相比之下，在干燥的温带地区例如亚欧大陆中部和中国西部则显示相反的效应：白天温度增高与植物绿度指数下降相关。这些对比反应与生态系统中植物生长主要受温度或水分限制这一预期结果呈广泛一致。

更有趣的是，研究人员发现响应夜间最低温度升高，许多的北方和潮湿温带地区的生态系统变得不太好。与之相反，在许多的干旱和半干旱地区，例如中国和美国北部的草原，夜间最低温度升高与植物绿度指数呈正相关。

研究人员采用一种统计学方法控制了其他起作用的环境变量，例如太阳辐射和降水。这使得他们能够将逐年对于白天最大和夜间最小温度变化的绿度指数反应分开。作者们采用其他的方法证实了他们研究结果的统计有效性，并分析了对于另一个气候数据集以及在个别气象站位点绿度指数反应的敏感性。这些不同的分析均获得了广泛一致的结论。

本研究的重要之处在于，研究人员采用各种大型数据集探究了生态系统对于不对称变暖的反应。一个数据集是针对陆地和空气之间的碳净交换。作者们发现对于凉爽和潮湿北方生态系统这一数值与日间温度变化呈正相关，而与夜间温度呈负相关。他们还观察发现巴罗角（Point Barrow）、阿拉斯加和冒纳罗亚火山（Mauna Loa）、夏威夷的二氧化碳季节周期波动幅度以与北方区域昼夜温度变化相同的方式发生改变。

这些研究结果强烈地支持了将更多的焦点放在昼夜温度对生态系统的影响上，提高了我们了解和预测气候变暖将如何影响地球生态系统的能力。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Asymmetric effects of daytime and night-time warming on Northern Hemisphere vegetation

Temperature data over the past five decades show faster warming of the global land surface during the night than during the day1. This asymmetric warming is expected to affect carbon assimilation and consumption in plants, because photosynthesis in most plants occurs during daytime and is more sensitive to the maximum daily temperature, Tmax, whereas plant respiration occurs throughout the day2 and is therefore influenced by both Tmax and the minimum daily temperature, Tmin. Most studies of the response of terrestrial ecosystems to climate warming, however, ignore this asymmetric forcing effect on vegetation growth and carbon dioxide (CO2) fluxes……