热带森林生态系统是全球碳循环的重要组成部分，因为它们吸收和储存大量的二氧化碳。然而，这些森林吸收和储存碳的能力在物种丰富度高的森林和物种丰富度低的森林之间有多大的差异尚不确定。国际应用系统分析研究所(IIASA)的新研究阐明了这一问题，旨在提高我们预测热带生态系统作为全球碳汇强度的能力。
这项新研究的作者今天(2020年3月19日)发表在《科学报告》(Scientific Reports)上，调查了热带生态系统功能和相关生态系统服务(包括碳封存)需要多少物种，以预测影响生态系统碳储存的未来气候变化，从而可能通过增加温室气体排放引发进一步的气候变化。重要的是，我们能够构建热带生态系统如何发挥作用的现实情景，以帮助改善当前的保护和管理战略，从而使它们能够在未来继续提供宝贵的服务。
“我们想知道我们需要知道多少细节，才能对热带碳汇的强度做出有效的假设，换句话说，热带植被实际上吸收了多少碳?”此外，我们还想知道这是否是生物因素，也就是说，不同植物种类之间的差异负责从大气中捕获或多或少的碳;或者差异是由于非生物或当地环境因素，如土壤属性，也会影响热带生态系统的碳汇强度，”该研究的主要作者Florian Hofhansl解释说，他是IIASA生态系统服务与管理、进化与生态项目的博士后研究员。
研究人员认为，由于生态位的互补性和特定物种对特定条件的偏好，通常认为更多样化的群落更有效地捕获可用资源。结果表明，非生物因素和生物因素实际上相互作用，决定了生态系统可以储存多少碳，这是基于其他资源的可用性，如水和营养物质。这表明，要对未来生态系统碳汇强度做出可信的预测，需要考虑多种相互关联的因素。
一项基于统计路径模型的分析显示，在热带植物群落组成方面，除了温度和降雨等气候因素外，土壤质地和化学等因素也是重要的控制因素，因为它们会影响水和养分的资源可用性。
在这方面，研究特别关注了树木、棕榈树和藤本植物(长茎的木质藤蔓，利用树木和其他植物爬上树冠)之间的差异。由于生态策略的不同，这些群体在它们能够存储的碳量方面存在差异。例如，藤本植物的生长速度相对较快，它们会努力爬到树冠层以获得阳光，但它们储存的碳量不及树干，无法在树冠层达到相同高度。而棕榈则大多生长在下层植物层。分析进一步表明，棕榈树在容重高、土壤磷有效度低的土壤上更丰富，而某些树种则在密度相对较低、土壤水有效度高的土壤上，从而导致景观中植物群落组成的差异。此外，资源较少的地点的植物群落多样性低于土壤水分和养分供应充足的地点。
然而，传统的全球变化对热带森林影响的大规模预测通常忽略了引发植物群落组成差异的潜在因素，因此，目前应用的大多数方法未能准确地反映关键的生态系统过程，如植被碳储量。这主要是因为遥感技术通常在大空间范围内进行整合，从而平均出局部景观多样性，而植被模型通常忽略不同植物群落对气候因子的变化响应。这组作者说，他们的研究结果可以被用来改进当前的植被模型，从而让科学家改进对未来气候变化情景下热带森林生态系统功能的预测。
Hofhansl说:“如果我们了解生态系统内部的复杂性，以及这对大气反馈(比如温室气体的排放进一步加剧全球变暖)意味着什么，我们才能得出正确的结论，并对未来可以储存多少碳提供预测。”“我们的分析强调了从多个科学学科中获取知识的重要性，如植物学(确定物种)、植物生态学(确定功能策略)和地质学(确定土壤类型的差异)。所有这些都将决定有多少碳被植被吸收，有多少碳将留在大气中，从而进一步加热气候系统，”他总结道。
