亞馬遜雨林遭“超熱帶” 氣候威脅，樹木死亡率激增55%

在巴西馬瑙斯的雨林深處，一座座觀測(cè)塔矗立在樹冠之上。幾十年來，塔上的傳感器日夜不停地記錄著亞馬遜的“生命體征”：包括它的溫度、濕度、太陽(yáng)輻射以及碳通量。長(zhǎng)期以來，這里的數(shù)據(jù)波動(dòng)遵循著熱帶雨林特有的季節(jié)性規(guī)律。

（來源：Berkeley News)

但最近幾年，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，這些數(shù)據(jù)正在偏離正常軌道。

本周，在 Nature 的一項(xiàng)最新研究中，加州大學(xué)伯克利分校與巴西國(guó)家亞馬遜研究所（INPA）等機(jī)構(gòu)確認(rèn)了這一異常現(xiàn)象：亞馬遜雨林正在經(jīng)歷一種數(shù)千萬(wàn)年來未曾有過的“熱干旱”，科學(xué)家稱之為“超熱帶”氣候（hypertropical climate）。

在這種極端條件的影響下，樹木的死亡率比正常年份激增了 55%。如果溫室氣體排放得不到遏制，這種目前僅在極端年份出現(xiàn)的熱干旱，到本世紀(jì)末可能成為亞馬遜的常態(tài)。

圖 | 團(tuán)隊(duì)論文（來源：Nature）

在地球的歷史上，類似的高溫且伴隨極端干旱的熱帶環(huán)境，可能要追溯到數(shù)千萬(wàn)年前的中新世（Miocene）。

而現(xiàn)代亞馬遜雨林中的植被，是在相對(duì)溫和的氣候下演化而來的。可以說，它們從未經(jīng)歷過如此嚴(yán)酷的生存挑戰(zhàn)。

這場(chǎng)氣候危機(jī)的背后，是全球變暖與厄爾尼諾等異常氣候模式的疊加效應(yīng)。當(dāng)厄爾尼諾導(dǎo)致降水減少時(shí)，全球變暖所抬高的基礎(chǔ)氣溫，又使大氣對(duì)水分的需求呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。

此時(shí)的大氣如同一塊極度干燥的海綿，持續(xù)且劇烈地從土壤與植被中抽吸水分。

然而，大氣究竟如何逐步一步步“殺死”樹木？揭示這一過程，或許能為逆轉(zhuǎn)雨林衰退提供關(guān)鍵線索。

樹木生死閾值：0.32-0.33

為了深入了解這個(gè)機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一項(xiàng)跨度極大的實(shí)地研究。他們結(jié)合了長(zhǎng)達(dá) 30 年的森林樣地監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（BIONTE 項(xiàng)目），以及在 2015 年和 2023 年兩次強(qiáng)厄爾尼諾干旱期間部署的生理學(xué)傳感器數(shù)據(jù)。

在巴西馬瑙斯附近的觀測(cè)點(diǎn)，科學(xué)家們給樹木安裝了精密的液流傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)樹液的流動(dòng)；土壤水分傳感器被埋入地下，記錄根系可用的水量。

數(shù)據(jù)顯示，在樹木的生死之間，存在一個(gè)具有高度一致性的生理學(xué)臨界點(diǎn)：土壤體積含水量 0.32-0.33。

當(dāng)土壤含水量在 0.32-0.33（即土壤孔隙中約三分之一由水填充）時(shí)，樹木的水分調(diào)節(jié)機(jī)制將難以抵抗大氣的蒸騰拉力而失效。在此之前，樹木尚能通過調(diào)節(jié)氣孔開度來維持水分平衡；一旦土壤含水量跌破該臨界值，樹木蒸騰速率會(huì)急劇下降，并觸發(fā)致命的連鎖反應(yīng)。

（來源：Nature）

首先是“水力失效”。在高溫與干旱共同作用下，樹木木質(zhì)部導(dǎo)管內(nèi)的水柱張力急劇增大。當(dāng)張力超出其承受極限時(shí)，空氣會(huì)進(jìn)入導(dǎo)管形成氣泡栓塞，阻礙水分向上運(yùn)輸。該過程類似于人體血管中發(fā)生空氣栓塞導(dǎo)致缺血的情形。一旦水分輸送中斷，樹冠部分將迅速脫水，最終導(dǎo)致樹木死亡。

其次為“碳饑餓”。為減少水分流失，樹木會(huì)關(guān)閉葉片氣孔，但同時(shí)亦阻斷二氧化碳吸收途徑，致使光合作用停滯。在持續(xù)的熱干旱脅迫下，樹木逐漸耗盡儲(chǔ)存的碳水化合物，最終因能量枯竭而死亡。

團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人杰夫·錢伯斯強(qiáng)調(diào)：“值得注意的是，這一土壤水分閾值在不同年份與不同干旱事件中表現(xiàn)出高度的一致性。這表明亞馬遜森林對(duì)水分脅迫的耐受存在相對(duì)固定的物理極限，而當(dāng)前氣候條件正頻繁突破該極限。”

（來源： Berkeley News）

不同樹種的"自然選擇"

不過，并不是所有的樹木在熱干旱面前都表現(xiàn)得同樣脆弱。基于 BIONTE 項(xiàng)目積累的 30 年統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù)，研究人員發(fā)現(xiàn)，森林內(nèi)部也正在進(jìn)行篩選。

數(shù)據(jù)顯示，在所有樹種中，生長(zhǎng)速度快、木材密度低的“先鋒樹種”死亡率最高。這類樹木通常在森林受到干擾（如自然倒伏或人為伐木）后迅速占據(jù)生長(zhǎng)空間。可是，由于生長(zhǎng)速度過快，其疏松的木質(zhì)部結(jié)構(gòu)在極度干旱面前缺乏抵抗栓塞的能力。

相比之下，生長(zhǎng)緩慢、木材致密的硬木樹種展現(xiàn)出了較強(qiáng)的韌性。

這說明，次生林（Secondary Forests）比原始森林更脆弱。

在亞馬遜地區(qū)，人類活動(dòng)導(dǎo)致了大量的森林退化和再生，形成了廣闊的次生林帶。這些森林中充斥著快速生長(zhǎng)的先鋒樹種。隨著熱干旱頻率的增加，這些本應(yīng)作為生態(tài)恢復(fù)希望的次生林，反而可能成為第一批倒下的受害者。

這種選擇性的死亡正在改變森林的物種組成。雖然從長(zhǎng)遠(yuǎn)的進(jìn)化角度看，這可能會(huì)篩選出更耐旱的物種，但自然演化的速度遠(yuǎn)不及氣候變化的速度。

在新的平衡建立之前，亞馬遜可能會(huì)經(jīng)歷生物多樣性的顯著下降和森林結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化。這種結(jié)構(gòu)性變化不僅影響生物棲息地，更直接削弱了森林的生態(tài)服務(wù)功能。

未來，情況還會(huì)更糟

目前的熱干旱還只是偶發(fā)事件，主要集中在厄爾尼諾年份。但研究團(tuán)隊(duì)利用 CMIP6（第六次國(guó)際耦合模式比較計(jì)劃）和 E3SM 等地球系統(tǒng)模型的預(yù)測(cè)顯示，未來情況不容樂觀。

模型預(yù)測(cè)，如果人類社會(huì)維持目前的高排放路徑（SSP5-8.5 情景），到 2100 年，這種導(dǎo)致樹木大規(guī)模死亡的極端氣候條件將不再是偶發(fā)事件，而可能成為亞馬遜部分地區(qū)的常態(tài)。屆時(shí)，每年出現(xiàn)熱干旱條件的天數(shù)可能高達(dá) 150 天。

這一變化的影響范圍也將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出南美洲。

因?yàn)閬嗰R遜雨林是地球上最重要的陸地碳匯之一，每年吸收大量人類排放的二氧化碳，而熱干旱正在削弱甚至逆轉(zhuǎn)這一功能。

若亞馬遜雨林繼續(xù)遭遇熱干旱，將觸發(fā)惡性循環(huán)：氣候變暖加劇樹木死亡，死亡樹木釋放更多二氧化碳，進(jìn)而進(jìn)一步加速全球變暖。類似的“超熱帶”氣候條件也可能出現(xiàn)在非洲剛果盆地和東南亞熱帶雨林。

倘若全球三大熱帶雨林同時(shí)陷入此類氣候困境，地球氣候系統(tǒng)的穩(wěn)定性將面臨前所未有的挑戰(zhàn)。

圖 | CMIP6 預(yù)測(cè)情景下超熱帶氣候的時(shí)空演變 （來源：Nature）

盡管預(yù)測(cè)并不樂觀，錢伯斯教授和他的團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，目前的情況實(shí)際上為人類提供了自救的窗口期。

“今天的極端熱干旱，就是未來氣候的預(yù)演，”研究指出。通過現(xiàn)在觀察森林在極端條件下的反應(yīng)，科學(xué)家們得以識(shí)別出哪些區(qū)域、哪些樹種最脆弱，從而為未來的保護(hù)和管理提供科學(xué)依據(jù)。

這一發(fā)現(xiàn)對(duì)森林管理策略提出了具體要求。例如，在進(jìn)行退化森林的恢復(fù)項(xiàng)目時(shí)，不能僅追求覆蓋率和生長(zhǎng)速度，而應(yīng)優(yōu)先考慮引入那些木材密度高、抗旱能力強(qiáng)的樹種，以提高未來森林抵御“超熱帶”氣候的韌性。

同時(shí)，保護(hù)現(xiàn)存的成熟森林顯得尤為重要，因?yàn)樗鼈儞碛懈鼜?fù)雜的結(jié)構(gòu)和更具抵抗力的物種庫(kù)。

當(dāng)然，所有適應(yīng)性措施的前提是減緩氣候變化的整體趨勢(shì)。錢伯斯強(qiáng)調(diào)，未來的劇本并非已經(jīng)寫定。“這一切取決于我們做什么，”他說，“我們要在這個(gè)多大程度上創(chuàng)造這個(gè)超熱帶氣候，取決于我們對(duì)溫室氣體排放的控制。”

如果能夠遵循《巴黎協(xié)定》的低排放路徑，這種極端氣候的出現(xiàn)頻率將大大降低，給森林留出適應(yīng)和調(diào)整的時(shí)間。反之，如果任由排放失控，亞馬遜將不得不面對(duì)一個(gè)它在進(jìn)化史上從未處理過的生存危機(jī)。

1.https://www.nature.com/articles/s41586-025-09728-y

2.https://news.berkeley.edu/2025/12/10/a-new-hypertropical-climate-is-emerging-in-the-amazon/