热浪中的森林新研究揭示树木如何应对极端高温

极端热浪正在增多。它们何时对森林树木变得至关重要?2023年炎热的夏天，由瑞士联邦森林、雪和景观研究所(WSL)和瑞士联邦洛桑理工学院(EPFL)领导的研究小组在瑞士、法国南部和西班牙调查了这个问题。

森林在极端温度下会过热，甚至达到致命温度。AliceGauthey和WSL和EPFL的团队有机会在2023年夏天在法国调查这一现象：在圣栎林地块中，温度计上升到近50°C，这是那里有史以来测量到的最高温度。他们想跟踪树冠温度在白天和整个夏天的变化情况。

研究团队使用了装有透视 热成像摄像机的无人机。这些无人机在炎热天气中飞越瑞士、法国和西班牙的森林，记录了最上层叶子的温度。研究人员还测量了树梢树枝上叶子的光合作用和水分流失情况。

由于巴塞尔汝拉地区的无柄橡树(Quercuspetraea)高达30米，研究人员使用起重机到达树冠顶部。在法国，人们使用脚手架测量圣栎(Quercusilex)。在西班牙，无需任何辅助工具：胭脂栎(Quercuscoccifera)的自然高度仅为1.5米左右或更低。

树叶温度达到50°C

研究结果表明，橡树能够承受惊人的温度。“树冠顶部的叶子在8月份的温度高达50°C，这真是令人难以置信，”研究负责人、WSL和EPFL的森林生态学家CharlotteGrossiord说道。而当时的气温“仅”为40°C至42°C左右。

橡树是如何在酷热中生存下来的?橡树之所以能幸存下来，可能是因为它们具有极强的耐热性。研究人员通过将树叶暴露在水浴中不断升高的温度来评估这一点。同时，他们测量了高温如何破坏细胞的光合作用。

Grossiord表示：“我们发现临界温度只有接近50°C时才会开始。”法国和西班牙的橡树分别可以承受高达51°C和53°C的叶片温度，而瑞士的无柄橡树甚至可以承受59°C。

它们很少达到这一水平，这可能是由于另一个过程：测量结果表明，树叶总是会失掉一点水分。在炎热的天气里，树木确实会在某个时候关闭树叶下侧的气孔，通过这些气孔，树木吸收和释放气体。但有一点水会通过叶子表面被动蒸发。

Grossiord表示，主动和被动两种过程都发挥了作用。它们使树叶冷却到刚好足够。只有树冠顶部最暴露的树叶变黄变干。

Grossiord表示，这些橡树的耐热性远高于之前在瑞士评估过的一些针叶树。然而，正如该团队之前在瓦莱州Pfynwald森林进行的实验所表明的那样，它们的树冠结构具有细针叶和稀疏的树枝，可以防止针叶内部温度过高。

结果表明，落叶乔木在更频繁的热浪中会遭受损失。“如果热浪变得更加极端，一些树种可能会达到极限，”格罗西奥德说。2018年夏天，瑞士已经出现了这种情况，当时许多山毛榉树在储水能力较差的土壤上枯萎。

格罗西奥德强调，了解干旱与高温并存意味着什么至关重要。斯堪的纳维亚等凉爽地区的树木最高耐热能力仅为35°C，而一些热带植物可承受近60°C。

Grossiord表示，农业领域已经使用了许多技术来防止植物过热。例如，透视 摄像机跟踪田地表面温度，用于确定农作物的灌溉需求。在林业领域，遥感技术仍然很新。“我们的研究表明，我们还可以使用无人机或卫星等来检测森林中的早期热应激信号。”