树皮展现出意想不到的气候超级力量

树木是健康地球的重要组成部分。通过光合作用，树木吸收大气中的二氧化碳并释放出我们呼吸所需的氧气。地球上的森林估计含有 8610 亿吨碳，相当于 100 年的人为化石燃料排放量。保持树木完好无损可确保所有碳都得到储存，支持谨慎的重新造林工作可确保额外的碳被锁住。

如果这些还不够，新的研究还提供了另一个理由来说明森林对于控制气候变化可能至关重要。树木通过树皮吸收甲烷 (CH ₄ )，这要归功于那些渴望甲烷的微生物。根据 7 月 24 日发表在《自然》杂志上的一项研究，通过这种机制，森林可以像土壤一样吸收甲烷。这些发现可能有助于平衡我们对地球气候预算的理解，并支持重新造林项目。

甲烷是一种较少被讨论的碳排放类型，它是人类造成气候变化的主要驱动因素，通过农业和天然气开采等行业释放。在一个世纪中，一吨大气中的 CH ₄的变暖效果是二氧化碳的 28 到₃₆倍。据 NASA 估计，尽管甲烷在大气中的含量远低于二氧化碳，但自工业革命以来，这种强大的温室气体造成了全球气温上升的约 20% 到 30%。

人们早就知道甲烷消失的方式主要有两种。大约十年后，甲烷分子在大气中分解成二氧化碳和水。这是地球碳循环中最大的甲烷汇，即损失源。地球的土壤是已知的第二大甲烷汇。在地下，所谓的甲烷营养菌（依靠甲烷获取能量的单细胞生物）代谢甲烷。

然而，似乎还有第三个重要的、之前未量化的甲烷吸收器在起作用：树木。根据这项新研究，许多树种的树皮也是甲烷营养菌的宿主。研究人员计算得出，全球所有树木表面的微生物每年吸收和消除 24.6 至 49.9 太克（约 2900 至 5500 万吨）的温室气体。这使得树木的估计影响与土壤吸收器相当。

与已知的甲烷源和汇相比，自上而下的大气浓度计算表明存在一个神秘的缺失汇。一定比例的甲烷排放被吸收，但科学家尚不确定在哪里。这项新研究可能会提供重要线索。太平洋西北国家实验室高级研究员兼生物地球化学家尼古拉斯·沃德说：“如果他们的全球尺度估计是正确的数量级，那么他们就证明了树木甲烷吸收可能占全球‘缺失汇’的三分之一。”

先前的研究已发现几种树木中存在甲烷营养菌。但这项新研究因评估了多个生物群落中的更多物种而引人注目，包括热带、温带和北方森林。这项研究也是首次对地球树木可能吸收的甲烷总量做出总体估计。“我们发现，这实际上是一个在世界各地进行的大规模过程，”首席研究作者、英国伯明翰大学生态学家和生物地球化学家文森特·高西 (Vincent Gauci) 说。“平均而言，这会使树木对气候的改善程度提高约 10%，”高西告诉《大众科学》。

最近的另一项研究将某些森林确定为甲烷来源。一些树木，尤其是湿地环境中的树木，充当将地下甲烷输送到地表和大气的管道。史密森尼环境研究中心的生态学家和生物地球化学家帕特里克·梅格尼加尔 (Patrick Megonigal) 表示，这项新研究并不与这些现有发现相矛盾，而是为森林在甲烷循环中的整体作用问题增添了细微差别，他是该中心的研究副主任。

梅格尼加尔没有参与这项新研究，但之前曾研究过树木甲烷通量。他说，有些情况下树木会产生甲烷，消耗甲烷，有些情况下树木既不产生甲烷也不消耗甲烷。土壤水分和树木解剖结构等驱动因素可能会在特定地方发生变化。“很明显，这是非常动态的，”他补充道。然而，这项新研究表明，从行星尺度来看，树木吸收的甲烷可能比它们释放的多得多。“这令人兴奋，也是我们在概念化森林在全球甲烷预算中的作用方面迈出的重要一步，”梅格尼加尔说。“他们提出了一个重要的观点，即树木木质表面有可能充当净甲烷汇，同时也承认做出这些估计的困难。”

高奇和沃德强调，即使有些树木是甲烷的净来源，也不意味着我们应该砍伐它们。沃德说：“无论特定树种是否排放或消耗甲烷，社会都应该重视森林。这是一个自然过程，早在人类存在之前就已发生。”高奇说：“树木和森林非常美妙。它们贡献良多，是我们自然世界和生态系统的一部分。我们应该欣赏它们的内在价值，而不必吹嘘这种或那种温室气体的百分比。”

高奇与一个国际科学家团队将研究重点放在非湿地树木上，这些树木占据的全球土地面积比湿地森林大得多。通过在不同高度的树木周围放置泡沫和塑料气体陷阱，他们测量了四个不同地区树干不同位置的甲烷通量：巴西亚马逊、巴拿马的热带森林、英国的温带落叶林和瑞典的北方森林。

他们发现，靠近土壤的部分，大多数树的树皮都会排放少量甲烷。然而，在树干上方，情况就发生了变化。从大约胸高开始，甲烷通量转为吸收，而且在树干越高的地方，树皮似乎吸收的甲烷越多。到目前为止，还不清楚这些甲烷营养菌在树木的生物学中发挥着什么作用（如果有的话）。“这是一个非常新的研究领域，”Gauci 说。但很明显，这些微生物分布广泛，并且以相当高的速率燃烧甲烷。鉴于成熟的树木可以长到几十到几百英尺高，Gauci 和他的同事估计，地球木质表面的大部分区域都在吸收甲烷，而不是排放甲烷。

不同生态系统和树种对温室气体的吸收量各不相同。橡树等一些树种的甲烷吸收量非常小。而白蜡树、梧桐树和许多热带树种等其他树种则吸收了更多的甲烷。总体而言，热带树木是最大的甲烷吸收树种，而温带树木吸收的_甲烷量较小，但仍然相当可观。在热带洪泛区，研究人员发现树木是否充当甲烷源或吸收树种取决于一年中的不同时间以及地面是被淹没还是干燥。

利用所有这些小规模树木数据，科学家们利用全球树木表面积的估计值得出了树皮甲烷总吸收量的大致范围。最终，他们得出的数字意味着树木对气候的促进作用比我们所知的还要大，在热带地区提供的碳效益约为 12%，在温带地区约为 7%。“这意味着我们的树木比我们认为的更有用、更强大，”Gauci 说。“这对森林保护、重新造林和恢复项目都有影响，”他补充道。

“这个团队在[扩大]测量方面经验丰富，”Megonigal 指出。“在这个案例中，他们做得很好，”他补充道。“这些数据中存在很多不确定性，但他们承认这一点，并在估算中保持保守。”

尽管研究人员不断记录到，随着测量树干高度的提高，甲烷吸收量不断增加，但他们仅从实际测量的数据点估算出平均吸收量，最高点在森林地面以上约两米处。很有可能，在更高的高度，树木吸收的甲烷更多——但 Gauci 等人并未将这种可能性纳入评估。他们也没有将水资源有限的生态系统（如大草原）中的树木纳入研究范围，因为缺乏有关甲烷通量在更干旱的栖息地如何展开的数据。尽管如此，他们仍然发现了重大的潜在影响。

然而，即使如此谨慎，这项研究仍有局限性。梅格尼加尔指出，他们大约 160 棵树的总体样本量很小。此外，这项研究没有提供关于树冠正在发生什么的信息，也没有提供树叶在甲烷通量中可能扮演的角色。沃德指出，四个地点和生态区域不能完全概括全球正在发生的事情。“对于一阶估计，这些方法和结论是可靠的，但这并不意味着全球森林甲烷循环已经结束，”他告诉《大众科学》。此外，由于这项研究不包括湿地树木，因此不可能确切知道非湿地甲烷吸收和湿地树木排放之间的净平衡是多少。“即使高地和湿地目前处于净平衡状态……这种平衡可能会因气候变化而改变，”沃德说。

“这篇论文的优势在于它初步论证了这一过程的潜在重要性，”Megnonigal 说。但需要更多研究才能真正了解全球树木的作用。“我希望这篇论文……能让更多从事林业工作的人离开土壤，爬上树，”Megonigal 补充道。

目前，Gauci 已计划在加纳开展一项研究项目，该项目将评估树冠和树叶对甲烷通量的贡献，以及水分和干旱条件对吸收的影响。研究结果可以进一步指导我们如何计算地球管理温室气体的能力。

但无论这项研究的最终结果如何，Gauci 和 Megonigal 都警告说，树皮的甲烷吸收潜力不足以独自解决气候变化问题。Gauci 说，森林和重新造林“只是方程式的另一部分”。他补充道：“如果树皮可以用于改善大气中甲烷的吸收，那就太好了。但没有什么灵丹妙药。”

“最终，解决办法是控制我们排放到大气中的温室气体，”梅格尼加尔说。“我们必须首先控制我们的排放，然后与大自然合作来做到这一点。”