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近日，清華大學地球系統科學系副教授王焓團隊聯合澳大利亞、英國、美國等多國科研人員，首次提出基于生態進化最優性原則的理論模型，解釋和預測了樹干呼吸的熱適應性，同時構建了全球植物樹干呼吸數據庫。相關研究證實了樹干呼吸存在普遍的熱適應現象。相關成果近日在線發表于《科學》。

研究發現，到2100年，樹干呼吸熱適應有望降低陸地生態系統24%至46%的碳排放，對緩解氣候變化具有重大意義。

近年來，王焓團隊基于生態進化最優性原則，將樹干呼吸與葉片水分供應動態關聯，提出了水分黏滯阻力和蒸騰速率驅動調節全球樹干呼吸時空變異的全新理論模型。在該理論中，樹干呼吸速率應與蒸騰速率呈正比并受水分黏滯阻力的影響，從而確保植物碳利用效率的最大化?；谠摾碚撃Ｐ停芯繄F隊作出關于樹干呼吸熱敏感性的關鍵預測，即環境溫度每升高1攝氏度，單位質量的基礎呼吸速率下降約10.1%，生長溫度下的呼吸速率下降約2.3%。

為進一步驗證理論，研究團隊構建了全球植物樹干呼吸數據庫。該數據庫涵蓋了全球各氣候區68個野外站點、187個物種的8782組觀測數據以及一項升溫實驗數據。觀測結果證實了理論模型的可靠性。

隨后，研究團隊通過季節性觀測和溫室增溫實驗，在個體尺度驗證了樹干呼吸的熱適應現象。此外，在5項樹種幼苗的增溫實驗中，所有實測結果均與理論預測值高度一致。

研究團隊進一步評估了樹干呼吸熱適應對全球陸地生態系統碳通量的影響。結果顯示，當前全球樹干呼吸年碳排放量約為270億噸，相當于人為排放的2至3倍。應用于未來氣候變化情景分析，在考慮熱適應的機制下，至2100年，樹干呼吸預測值將降低24%至46%的碳排放。

研究表明，現有地球系統模型因忽略樹干呼吸熱適應機制，可能顯著高估氣候-碳正反饋效應。這一發現為修正全球碳預算和氣候預測提供了關鍵理論基礎和數據支持。

下一步，研究團隊將深入探究土壤水、二氧化碳濃度等環境因子及植物水力特征等內在因素的影響，闡明樹干呼吸熱適應的具體機制，并將生態進化最優性理論框架及樹干呼吸的熱適應特性整合到地球系統模型中。這些工作將顯著提升全球碳循環動態模擬的準確性，助力氣候治理決策。