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生态系统在世界每个角落悄然运转。
植物吸收二氧化碳用于光合作用。同时，在它们生长和消耗能量的过程中，它们通过呼吸作用这一过程释放出二氧化碳进入大气中。这一循环发生在雨林、草原、冻原以及荒漠中——任何植物存在的地方。
目前地球的陆地生态系统存储的二氧化碳大体上多于它们释放的二氧化碳。事实上，科学家们估计陆地生态系统至少吸收了三分之一人类燃烧化石能源释放的二氧化碳。这让自然生态系统成为了对抗气候变化中的关键部分。
但是科学家们担忧温度的上升可能最终会破坏碳固定与释放之间的微弱平衡。
当天气足够热时，光合作用和呼吸作用速率都会开始下降，但是相对于呼吸作用，光合作用开始减弱的温度更低——光合作用一般在64～82华氏度之间达到顶峰，这取决于植物类型。
当光合作用速率下降而呼吸作用速率仍然上升时，生态系统释放的二氧化碳可能会比它们吸收的二氧化碳更多。
一项新研究警告称这一临界点可能会比世界上许多国家预期的近，如果温室气体持续以它们当前的速率增加，大概一半陆地生态系统都会在几十年内越过这一温度阈值。
“很多国家依赖生物圈抵消自身排放，”主要研究作者、北亚利桑那大学的科学家Katharyn Duffy说，“并且我认为这项研究表明，这一循环比我们之前认识到的要脆弱得多，而我们距离预想的潜在气温临界点也要近得多。”
这项研究从一个名为FLUXNET Network的庞大的全球性科学传感器网络中获取数据，这些传感器测量了一系列的大气数据包括温度、湿度以及局部二氧化碳水平。
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通过分析世界上各个点位的数据，Duffy以及她的同事们能够确定不同生态系统响应局部气温变化的差异性。通过建立这些关系，他们能够推测随气候变暖而发生的全球生态系统变化。
如果不采取任何措施来遏制温室气体排放并减缓全球变暖，多达45%的自然陆地生态系统将会跨越临界点。
作者还警告道，这不是唯一的坏消息。
近些年来，一些科学家提出了植物可能会随时间适应气候变暖的假设，也许植物可以自我调节以在更高的温度下进行光合作用。但这项新研究表明直到目前为止还没有发生。
这项研究还表明，二氧化碳含量增加也没有太大的帮助。
由于植物利用二氧化碳以进行光合作用，提升二氧化碳水平理论上也会促进植物生长，但是很多学者已经警告到，气候变化带来的负面影响可能会抵消这些好处，目前为止，数据似乎支撑了这种观点。
这项新研究聚焦于光合作用与呼吸作用的关系。但是还有很多其他因素会导致生态系统释放二氧化碳——如森林砍伐、火灾和干旱等重大扰动。
事实上，近期其他研究警告称这些扰动正威胁全球碳汇量。
一项近期研究发现全球的草原现在已经产生了等同于它们自身吸收量的碳量，主要归因于土地用途改变和农业扩张（Climatewire，1月6日）。另一项研究发现森林砍伐正日益威胁着全球热带雨林的碳汇量。
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但仍有希望。
研究指出，目前全世界仅有10%的自然生态系统达到了温度临界点，并且通常一次仅持续一到两个月。
而像新研究警告的高温情况绝不是不可避免的。该研究表明，如果全球能够坚持其气候目标，并将全球温度控制在与工业化前水平相差2摄氏度之内，那么自然生态系统将在很大程度上得到保护。
她说：“我们非常需要意识到生态系统服务的脆弱性，不仅仅在固碳方面，还包括生物圈提供的全部服务，因为它是我们星球同生活共呼吸的一部分。”
撰文：Chelsea Harvey
翻译：李卓
审校：费哲妮
引进来源：科学美国人
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