最新研究表明，植物吸收的二氧化碳比以前估計的多31%，使全球每年的GPP增加到157 petagrams（1 Pg = 1000000000000 kg）。 這項研究使用羰基硫化物作為光合作用的替代物，突顯了熱帶雨林作為碳彙的關鍵作用，並強調了準確的光合作用建模對於氣候預測的重要性。

科學家們的一項新評估顯示，全球植物吸收的二氧化碳比以前認為的多出約31%。 這項研究發表在《自然》雜誌上，預計將增強用於預測氣候趨勢的地球系統模型，並強調自然碳固存在減少溫室氣體排放的關鍵作用。

透過陸地植物的光合作用從大氣中清除的二氧化碳量被稱為陸地總初級生產力（GPP）。 它代表了地球上陸地與大氣之間最大的碳交換。 GPP 通常以每年的碳當量來表示。 1 petagram 等於10 億公噸，約相當於2.38 億輛以汽油為動力的乘用車每年排放的二氧化碳量。

由康乃爾大學領導的科學家團隊在美國能源部橡樹嶺國家實驗室的支持下，利用新的模型和測量數據，評估出陸地的GPP 為每年157 petagrams 碳，高於40 年前確定的120 petagrams的估計值，目前大多數地球碳循環的估計值都採用了這個估計值。

研究人員開發了一個綜合模型，用於追蹤羰基硫化物（OCS）這種化合物從空氣進入葉片葉綠體（植物細胞內進行光合作用的工廠）的過程。 研究小組透過追蹤OCS 來量化光合作用活動。 這種化合物通過葉片的路徑與二氧化碳相同，與光合作用密切相關，而且比二氧化碳擴散更容易追蹤和測量。 因此，OCS 被用作植物和葉片水平的光合作用替代物。 這項研究表明，OCS 非常適合估算大尺度和長時間的光合作用，使其成為全球GPP 的可靠指標。

一座瞭望塔俯瞰巴拿馬的熱帶雨林，來自ORNL 和其他合作夥伴的科學家們正在這裡開展能源部下一代熱帶生態系統實驗項目，收集用於分析熱帶森林碳循環的地面測量數據。 圖片來源：Jeffrey Warren/ORNL，美國能源部

研究小組利用各種來源的植物資料為模型開發提供資訊。 其中一個來源是LeafWeb資料庫，該資料庫由ORNL建立，用於支援能源部陸地生態系統科學科學重點領域（TES-SFA）。 LeafWeb 從世界各地的科學家收集有關光合特性的數據，以支援碳循環建模。 科學家將模型結果與來自環境監測塔的高解析度資料而不是衛星觀測資料進行了比較，從而驗證了模型結果，因為衛星觀測資料可能會受到雲層的阻礙，尤其是在熱帶地區。

新估算結果的關鍵在於更好地呈現了一種稱為葉肉間質擴散的過程–OCS 和CO2 如何從葉片進入葉綠體，在葉綠體中進行碳固定。 要弄清楚植物進行光合作用的效率，甚至弄清楚植物如何適應不斷變化的環境，了解葉綠體間質擴散至關重要。

光合作用專家、ORNL 環境科學部傑出參謀科學家顧連紅是該計畫的合著者之一，她幫助開發了該計畫的葉綠體間傳導模型，該模型以數值形式表示了OCS 在葉片中的擴散以及OCS 擴散與光合作用之間的關聯。

“弄清楚植物每年能固定多少二氧化碳是科學家一直在研究的難題，」顧連紅說。 “最初估計的每年 120 皮拉克是在20 世紀80 年代確定的，當我們試圖找出一種新方法時，這個估計就被卡住了。我們必須很好地掌握全球GPP，因為最初的陸地碳吸收會影響我們對地球碳循環的其他表述。最佳理解。

泛熱帶雨林是先前估計與新數據之間最大的差異所在，地面測量也證實了這項發現。 這項發現表明，雨林是一個比以前利用衛星數據估計的更為重要的天然碳匯。要預測未來的氣候變化，就必須了解陸地生態系統，特別是擁有大量木材生物量的森林能夠儲存多少碳。

ORNL研究員兼地球系統科學部負責人彼得-桑頓（Peter Thornton）說：”利用可靠的全球尺度觀測來確定我們對全球碳增殖率的估計，是改善我們對未來大氣中二氧化碳含量及其對全球氣候影響的預測的關鍵一步。

這項研究的結果表明，將葉片間傳導等關鍵過程納入光合作用模型表述中非常重要。 能源部熱帶地區下一代生態系實驗的目標是推動熱帶森林碳循環對氣候變遷反應的模式預測。 這些結果可為新模型的開發提供訊息，從而減少熱帶森林GPP 預測的不確定性。

編譯自/ SciTechDaily