春生冬落：是什么决定了树叶的寿命?

研究人员预计，这些新发现将改进全球和区域气候模型，有助于森林和植被管理，并对作物产量和气候变化对农业的影响提供更准确的预测。

　　

 一片叶子能活多久?这是一个经济决策。

猴谜树的叶子寿命超过20年，而生长在中国贡嘎山的云杉可以存活数千年。尽管生长在恶劣的环境中，这些树生长缓慢，它们的叶子平均寿命为20年。相比之下，枫叶只能存活一个季节，而蓝莓叶子的寿命只有三个月。那么，是什么决定了树叶的寿命呢?

今天，来自中国、英国、日本、挪威、美国和澳大利亚的一个国际研究团队在《Science Advances》杂志上发表了这个表面上简单问题的答案。                          

“这都是关于植物面临的经济选择，”第一作者、来自北京清华大学的Han Wang博士说。“我们已经知道，针叶树和其他常青树离两极越近，叶子的寿命就越长。”“落叶树则相反。它们长得最久的叶子生长在热带地区。我们知道，长寿的树叶往往更坚硬、更厚，建造成本也更高。现在，我们已经确定了起作用的主要环境因素，并将它们总结为两个方程。这些叶片经济性状是碳循环和养分经济的基础。”

来自麦考瑞大学和西悉尼大学的合著者Ian Wright教授说:“每个物种本质上都在尝试最大限度地吸收碳的最佳方法。常绿针叶树生长在漫长寒冷冬季的贫瘠土壤中，只有在树叶上进行长期投资，才能茁壮成长。而像枫树这样的落叶树，在秋天落叶之前，会在夏天的阳光下竞相长出新叶并捕获碳，从经济上讲，对枫树来说，理性的决定是投资于生长迅速、廉价但脆弱的树叶。”

 该团队使用来自数百个生态系统的数千个物种的数据测试了他们的方程，这些数据来自中国植物性状数据库和全球植物性状网络。

植物在进化过程中一直受到气候深刻变化的影响。冰川作用和近代地质时期的其他大的、有时是快速的变化导致了植被的重大变化。人类对气候的影响和对植被的直接影响正在增加塑造植物群落的力量，其方式尚不完全清楚。

研究人员提出，这项研究不仅可以解释今天在哪里生长什么，还可以将生态学转变为一门预测科学，它将:

• 建立更好、更准确的全球和区域气候模型

• 允许土地管理者更好地模拟森林和其他植被，并预测气候变化将如何影响生态系统

• 可以更好地估计作物产量和气候变化对农业的影响

这篇论文建立在麦考瑞大学Mark Westoby教授和Mark Westoby教授20年研究的基础上。他们2004年发表在《自然》杂志上的论文《全球叶片经济学谱》被引用超过7500次，随后又有关于叶片光合能力、叶片呼吸成本、叶片氮浓度、叶片大小的论文，现在是叶片寿命。

麦考瑞大学自然科学学院院长Nathan Hart教授说:“这项工作已经改变了生态学。这也是麦格理研究人员正在进行的关于植物入侵的影响、园艺物种对气候变化的适应能力以及围绕澳大利亚大陆的数千个岛屿上植物物种的形式和功能的工作的关键。”

                                      

参考文献:Leaf economics fundamentals explained by optimality principles” by Han Wang, I. Colin Prentice, Ian J. Wright, David I. Warton, Shengchao Qiao, Xiangtao Xu, Jian Zhou, Kihachiro Kikuzawa and Nils Chr. Stenseth, 18 January 2023, Science Advances.