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近日，华东师范大学地理科学学院青年研究员张文敏，联合哥本哈根大学Martin Brandt，Rasmus Fensholt教授、南京大学生命科学学院徐驰教授、中科院亚热带农业研究所童晓伟研究员、中科院东北地理所郗延彪博士和德国奥格斯堡大学方中祥博士等，在气候变化对森林结构影响的研究方面取得突破性进展。相关成果以“Global dependency of canopy height on vapour pressure deficit and its projections under climate change “为题发表在Nature子刊《Nature Ecology & Evolution》上。张文敏研究员为论文的第一与通讯作者，华东师范大学为第一完成单位。
该研究揭示了一个严峻事实：全球森林高度生长正受到大气干燥度的显著抑制影响。这柄由“大气干旱”挥动的“隐形剪刀”，正在悄然修剪着地球上森林的“身高”。其进而可能成为去林化、破碎化之外的一项重要因素，对全球森林碳汇等生态功能产生不利影响。
长期以来，科学家们普遍认为，土壤水分是限制树高生长的主要因素。然而，这项新的研究通过分析全球森林（GEDI覆盖范围）树木的冠层高度数据，并结合气候环境和模型数据，发现了另一个在全球树高分布中扮有重要角色的控制因子——大气饱和水汽压差（VPD）。 即便在水分胁迫很小的热带地区，同样能够监测到VPD对树高生长的显著性抑制作用。研究进一步预测，在未来气候情景下，87%的热带湿润区森林冠层高度生长将受到持续增强的VPD抑制影响。相反，干旱区可能因为降水格局改变而表现出冠层高度增加的变化趋势。
研究讨论指出，当大气变得异常干燥时，为减少水分流失，树木叶片上的气孔会被迫关闭。这一自我保护机制如同一把双刃剑：它在帮助树木抵御干旱胁迫的同时，也严重阻碍了其通过光合作用吸收二氧化碳并制造养分的过程。长此以往，树木的生长速度，尤其是高度的增长，将受到根本性的制约。
这一发现为维护全球森林生态功能、应对未来气候变化提供重要线索。在全球变暖背景下，预计全球大部分地区的大气干燥度将持续增加。这意味着未来森林将更难长高，森林整体碳吸收能力也可能因此大打折扣，从而形成加速气候变化的潜在反馈循环。
图1 森林冠层高度与气候因子的相关关系
图2 未来气候情景下森林冠层高度变化
相关论文：
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Zhang, W.*, Xi, Y., Brandt, M., Ren, C., Bai, J., Ma, Q., Fensholt, R., 2024. Stand structure of tropical forests is strongly associated with primary productivity. Commun. Earth Environ. 5, 796.
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