自然·植物 | 中山大學陳修治團隊揭示氣候變化催生“返老還童”：亞馬遜雨林正在加速更新葉片以應對挑戰

在全球碳循環中，亞馬遜雨林扮演著至關重要的角色，其光合作用產生的有機物質約占陸地生態系統總初級生產力的34%。然而，葉片光合效率并非一成不變，它強烈依賴于葉片的年齡。通常情況下，新長成的成熟葉片光合速率最高，而隨著葉片老化，其生理功能會逐漸衰退。過去，受限于觀測技術，科學家難以在大尺度上揭示雨林冠層葉片年齡結構的時空變化規律，這成為準確預測熱帶雨林碳匯能力的關鍵不確定性來源。

2026年3月9日，中山大學陳修治教授團隊在《自然·植物》期刊上發表題為《氣候變化下亞馬遜雨林通過產生更多光合高效幼葉實現冠層更新》的研究論文。該研究首次繪制了2001年至2023年間亞馬遜雨林冠層幼葉比例的高分辨率時空分布圖，揭示了氣候變化背景下雨林葉片年齡結構的根本性轉變。

研究團隊利用遙感數據反演出亞馬孫雨林冠層中光合效率最高的幼葉（3-5個月葉齡）所占比例，并分析了其空間分布規律。結果顯示，幼葉比例在地形和冠層高度上表現出顯著差異。在海拔較高（≥300米）或樹木較高（≥32米）的森林中，幼葉比例顯著高于低地矮林。這種差異源于高山或高樹林暴露在更強的太陽輻射、更高的大氣水汽壓虧缺和更長的旱季環境中，這些因素共同驅動了葉片更快的周轉速率。

進一步分析2001至2023年的時間序列數據，研究發現一個驚人的趨勢：85.2%的亞馬孫森林表現出幼葉比例顯著增加的趨勢。這表明整個雨林生態系統正趨向于擁有更年輕的冠層。模型分析指出，該趨勢的主要驅動力是降水減少、太陽輻射增強、大氣干燥度加劇以及旱季延長。這些環境變化促使樹木加速老葉凋落，同時促進新葉萌發，從而提高了幼葉在冠層中的占比。

基于機器學習的未來情景預測模型顯示，這一葉片“返老還童”的趨勢將在未來持續。在不同排放情景下，幼葉比例均呈上升態勢，尤其是在高排放情景下增幅最為顯著。值得注意的是，低地矮林由于經歷了更劇烈的氣候變化，其幼葉比例的增長速度要快于山地高林。然而，模型也指出，在極端干旱條件下，水分虧缺可能會抑制葉片的更新能力，從而削弱這一積極的響應機制。

為了驗證遙感結果的可靠性，研究團隊整合了341個地面觀測點的葉片壽命數據、193個原位葉片質量數據以及66個地點的凋落物季節變化記錄。這些獨立的地面證據一致表明，亞馬孫雨林的葉片壽命正在普遍縮短，葉片周轉速率加快，這與遙感觀測到的幼葉比例增加趨勢高度吻合。這種由氣候變化驅動的葉片年齡結構調整，挑戰了傳統認知中“氣候變暖與干旱必然抑制光合作用”的觀點，為改進地球系統模型、更準確預測熱帶碳循環反饋提供了全新的科學依據。

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