為抵御強厄爾尼諾現象帶來的干旱,亞馬遜雨林作出了應激反應,釋放出了一種特殊的保護性分子。
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厄爾尼諾現象示意圖。
德國馬克斯·普朗克化學研究所的研究人員近日在《自然》雜志上刊文稱,2023至2024年間的強厄爾尼諾現象期間及之后,亞馬遜雨林對有史以來最嚴重的干旱作出了反應,展現了一種前所未見的防御機制。當地植被為應對干旱帶來的環境壓力,直接改變了其化學排放物。
研究人員對森林釋放的生物揮發性有化合物(BVOCs)進行了測量,結果令人吃驚。
研究人員發現,厄爾尼諾帶來的干旱和高溫對植被釋放的異戊二烯(Isoprene)和單萜類物質(Monoterpenoid)影響甚微,但是一類特殊的有機分子——倍半萜烯(Sesquiterpenes)的釋放量卻在此期間增加了122%。
倍半萜烯是一類活性氣態分子,是樹木發出的應激信號,也是一種具有防御性或保護性的代謝產物,能夠對抗氧化威脅。其典型代表是石竹烯(Caryophyllene),它使黑胡椒帶有一種特殊的辛辣氣味。
尤其讓研究人員感到吃驚的是,人們在干旱高峰過后的雨季,還在森林上空意外地檢測到了多種揮發性較低的倍半萜醇(Sesquiterpene Alcohols),包括β-桉葉醇(Beta-eudesmol)、α-桉葉醇(Alpha-eudesmol)和γ-桉葉醇(Gamma-eudesmol)等。這表明植物面對氧化威脅時會產生應激和適應性反應,并能試圖通過代謝調節來適應環境。研究人員還發現,這種變化在直接的威脅因素消失后,仍然持續了相當長時間。
研究人員稱,研究結果表明嚴重的干旱會使大氣向著低揮發性轉化,并使大氣中的化合物更具反應性。而雨林為了減輕非生物因素帶來的傷害,會試圖作出代謝變化。
研究人員表示,雨林在每2至7年一次的厄爾尼諾現象間歇期,可以恢復到無壓力狀態下的排放標準。但氣候模型預測本世紀厄爾尼諾現象的出現將更加頻繁和持久,強度也會升級,因此這種原屬偶發性的異常排放,可能會成為亞馬遜雨林地區的永久特征,并最終導致地球上層大氣的化學構成發生改變。
研究人員在巴西的“亞馬遜高塔觀測站(ATTO)” 距地面23米處采集了不同時段的大量樹冠層空氣樣本,并用氣相色譜法和質譜法在德國美因茨的實驗室里對這些樣本進行了分析。
研究建立在較早前同一團隊針對亞馬遜雨林壓力指標的發現基礎上。此前人們發現,特定分子可以作為雨林生態系統的壓力指標。新研究實際上是通過展示極端氣候事件會導致哪些活性物質成為森林防御反應的一部分而擴展了該認識。
厄爾尼諾現象指的是東太平洋赤道附近海水溫度的異常增高;與之相對的是拉尼那現象,指的是東太平洋赤道附近海水溫度的異常偏低。這些現象原是地球氣候系統的一部分,但隨著整體氣候的變化,它們正在變得越來越強烈和持久。
參考
Intense El Ni?o provokes production of new reactive volatiles as stress defences in Amazon rainforest
https://www.nature.com/articles/s43247-026-03597-7
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