牛書麗課題組在Nature Reviews Earth & Environment 上發(fā)表關于生態(tài)系統(tǒng)呼吸溫度響應的綜述

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的溫度響應是準確預測未來大氣CO2濃度以及氣候變化的關鍵。目前陸面模型普遍認為ER隨溫度升高持續(xù)增加,甚至預測在本世紀末陸地生態(tài)系統(tǒng)呼吸所排放的CO2通量將超過光合作用吸收的CO2,從而使陸地生物圈從全球碳匯(凈吸收)變成碳源(凈排放)。然而近期的觀測研究發(fā)現(xiàn)ER廣泛存在最適溫,即ER的溫度響應是單峰型而非傳統(tǒng)認知上的指數(shù)型,當溫度超過最適溫時ER會迅速下降,但地球系統(tǒng)模型卻無法再現(xiàn)這種溫度響應模式及最適溫現(xiàn)象。因此,為了改進模型對呼吸溫度響應的表征,迫切需要綜合目前對不同組織尺度(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)的溫度響應的理解。

基于此背景,中國科學院地理科學與資源研究所牛書麗研究組聯(lián)合來自華東師范大學以及新西蘭、德國、美國、英國、澳大利亞等多國9家不同單位的相關學者,全面綜述了呼吸對溫度響應的不同基礎模型,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證據(jù),還進一步評估了當前地球系統(tǒng)模型對于生態(tài)系統(tǒng)呼吸溫度響應模擬的不確定性及其來源。

文章最后從加強呼吸溫度響應過程機制理解以及改進陸地生態(tài)系統(tǒng)呼吸模型模擬兩個方面提出了未來的研究方向:(1)在不同尺度上對呼吸進行系統(tǒng)觀測以獲取關鍵的基礎研究數(shù)據(jù);(2)將呼吸的單峰溫度響應及其最適溫納入地球系統(tǒng)模型中以改善當前對于氣候變化-碳循環(huán)反饋關系的模擬預測;(3)ER最適溫及其熱適應性的潛在機制需要在未來的研究中進一步揭示;(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過程中的相互聯(lián)系和作用機制需要進一步厘清和區(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,還有來自華東師范大學,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。此項研究受國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃和中國科學院國際合作項目共同支持。

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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



1?生態(tài)系統(tǒng)呼吸最適溫及其影響因素



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