树木在碳循环和气候中的作用

人类正在改变地球。1］．我们对化石燃料的使用增加了大气中温室气体二氧化碳的浓度，导致地球变暖。科学家们在100多年前就认识到，使用化石燃料会产生全球变暖的副作用。这促使研究人员研究自然碳循环，以了解人类对化石燃料碳的使用和自然碳循环是如何相互作用来塑造我们的气候的。今天，我们对世界各地的碳循环有了很好的了解。陆地上的树木从大气中吸收二氧化碳，这个过程叫做光合作用．光合作用利用太阳的能量制造糖和其他物质有机二氧化碳中的碳分子。人类、其他动物和细菌利用树木产生的有机碳分子来获取能量。当我们吃三明治或在茶里加糖时，我们获得的能量最初来自太阳。当我们和其他生物使用食物中的有机碳和能量时，我们将有机碳转化为二氧化碳，当我们呼气时释放出来。科学家称这一过程为利用有机碳获取能量并释放二氧化碳呼吸．呼吸作用产生的二氧化碳又回到大气中。当科学家研究碳循环时，他们感兴趣的是光合作用从大气中吸收的碳有多少通过呼吸作用转化为二氧化碳。为了在陆地上了解这一点，他们需要跟踪有机碳从树木中产生的地方到更广阔的世界。

通常，当树木和森林出现在新闻中时，人们会提到它们是重要的碳储存库。为了储存碳，树木从空气中吸收二氧化碳，并用它来长叶子、树枝、树干和根。由于树木寿命长，长得很大，它们可以储存大量的碳。当森林被人类或野火烧毁时，树木长期储存的碳就会以二氧化碳的形式被送回大气中。将这些二氧化碳重新排放到大气中会加剧气候变暖。虽然减少气候变化的最好方法是减少化石燃料的使用，但保护和再生地球上的森林也很重要。

树木是森林的建筑师和建筑。除了建造森林，树木和其他植物为陆地上的所有其他生物和淡水中的河流，甚至海洋中的一些生物提供了大部分的有机碳和能量。为了养活这些不同环境中的生物，树木中的有机碳必须从树木运输到这些其他地方。有机碳一般从树木流向土壤，流入河流，最终流入海洋。当树叶掉落或树木死亡时，大部分来自树木的有机碳会进入土壤。然而，还有另一种方式让有机碳到达森林地面:作为树茶［2］．

准备制作树茶

天气干燥时，树木会出汗。这种汗液的名字是蒸散．当树出汗时，它们会变脏，就像我们一样。其中一些污垢是有机碳。当天气干燥时，树木还会吸收有机碳和空气中的其他污垢。这就像我们在尘土飞扬的地方运动后在皮肤上发现的污垢，或者我们在汽车和窗户上发现的污垢。生活在树上的生物也可以向混合物中添加有机物质。然后，当下雨时，所有这些不同类型的有机碳都从树上被冲走，以树茶的形式落在森林地面上:这是一种美妙的分子混合物，为森林地面的微生物茶会提供了燃料[3.］．

树木是如何酿造淡茶和浓茶的

雨水可以通过两条主要的路径到达森林地面，每一条都会产生不同强度的茶叶。最大流量为净降水量．Throughfall指的是雨水从树叶和树枝上滴落下来，从树叶弹到树枝，如果你在树下走，雨水就会落在你的头上。透瀑茶是一种颜色较浅的茶。另一个小得多的流道被称为树干茎流．茎流是指雨水沿着树枝流动，然后顺着树干流到森林地面。这些水与树表面接触的时间更长。就像泡茶包一样，茎干与树之间的长时间密切接触，形成了浓郁的深棕色茶叶(图1)．所以throughfall制成了淡茶，stemflow制成了黑茶[3.］．虽然穿透流是一种较轻的茶，但与茎流相比，更多的雨水到达森林地面。因此，通流向森林地面提供的碳量是茎流的5-400倍[2］．

树木如何制作不同的茶

如果我们用红茶泡茶，我们会得到一种棕色的、含咖啡因的茶。如果我们用薄荷叶泡茶，我们会得到一种淡绿色的薄荷茶。树茶也是如此，不同的树能沏出不同的茶。美国乔治亚州萨凡纳的活橡树上覆盖着其他被称为附生植物的小植物和苔藓。这些橡树汗湿的树枝被雨水冲洗干净后，会产生浓郁的棕色茶叶。在美国佛蒙特州，雨水落在糖枫树上，会泡出金黄色的糖浆色茶，而黄色的茶则会洗掉黄色的桦树。图1)．虽然糖枫树茎流看起来很甜，但赋予树茶颜色的分子可能一点都不甜，你不应该喝它们。就像茶、咖啡和橙汁有不同的颜色和化学成分一样，不同的树茶色也是由于不同的树产生和释放的分子的化学成分不同。3.］．

谁喝树茶?

你不应该喝树茶，因为它可能含有不健康的成分。4］．那么,谁做喝吗?虽然森林地面上的其他生物，如真菌和动物，可能会使用树茶中的有机碳，但细菌是最重要和最贪婪的消费者。虽然我们看不到它们，但这些微小的微生物对森林土壤的健康和碳循环至关重要。就像我们一样，细菌也需要食物和水。实验室实验表明，细菌可以利用茶树中的有机碳。2］．当树下干燥时，它们就能生存。但当下雨的时候，它们真的活了起来。茎流沿着树干流下，从树枝的滴落点滴落，将树茶能量饮料输送到细菌活动的热点。当我们喜欢在阳光下品茶时，森林里的茶馆却在倾盆大雨中开门营业。图2)．

细菌，驱动碳循环的微小消费者

细菌不仅是树茶的爱好者，也是地球上最重要的生物群体之一。今天地球上大约有80亿人，加起来大约有6亿吨碳。树木是地球上最大的生物碳库，总共有4500亿吨碳。虽然细菌很小，我们看不见它们，但它们数量众多，加起来估计有700亿吨碳[5］．所以，细菌不仅数量众多，它们还是全球碳的主要储存者，也是地球上有机碳的主要使用者之一。细菌的饮食结构是混合的。它们可以消耗几乎所有形式的有机碳，包括土壤、海洋和淡水以及腐烂的动植物中的有机物。你胃里的细菌也有助于消化你吃的东西，所以你和它们都可以获得食物中的有机碳。

随着全球变暖，树茶店将如何变化?

树茶对森林土壤、森林细菌以及森林下游的生态系统(如河流和海洋)都很重要。自然的模式推动了树茶的输送到森林地面。树木在哪里生长，何时落叶，会影响有机碳在何时何地可用来制作树茶。降雨模式会影响雨水在何时何地将树木冲洗干净，并将树茶带到森林地面。人们正在改变制作树茶的时间和地点。森林砍伐、农业和城市化改变了地球上树木的分布。气候变化正在改变某些树木的栖息地，以及树木在春天长叶子的时间、开花的时间和秋天落叶的时间。气候变化也在改变降雨的时间、地点和强度。需要了解所有这些因素，才能预测未来树茶的供应将如何变化，以及可用树茶数量和口味的变化是否会影响下游生态系统的功能。关于树茶还有很多有待发现的地方。 Grab a coat and a cup, and help make the next breakthrough in understanding forest brewing.

术语表

碳循环：↑研究碳如何在世界各地移动，并从一种分子形式转化为另一种分子形式。了解碳循环对预测未来气候至关重要。

光合作用：↑绿色植物和其他生物利用阳光从二氧化碳和水中合成有机分子的过程。

有机：↑含氢和碳的。这与超市里的“有机”农产品不同。有机分子的例子包括糖、油、蛋白质和木头。

呼吸：↑有机体利用有机分子来获取能量当我们、树木和大多数细菌呼吸时，我们消耗有机碳和氧气，产生二氧化碳、水和能量。

树茶：↑雨水落在树上时产生的溶液。树茶含有有机分子的混合物，细菌会消耗这些有机分子，但你不应该喝。

蒸散：↑植物向空气中流失的水分的总和，是植物蒸发和蒸腾(出汗)的总和。

净降水量：↑雨水:通过树叶和树枝滴落到森林地面的那部分雨水

树干茎流：↑雨水流经树干到达森林地面的那部分雨水。

利益冲突

作者声明，这项研究是在没有任何商业或财务关系的情况下进行的，这些关系可能被解释为潜在的利益冲突。

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参考文献

[1]↑沃尔纳德斯基，1944年。一些关于noösphere的词语。当代生物学．18:113-20。

[２]↑范斯坦，J. T.和斯塔宾斯，A. 2018。树- dom:渗透和茎流中溶解的有机物。Limnol。Oceanogr。列托语．3:199 - 214。doi: 10.1002 / lol2.10059

[3]↑斯塔宾斯，A.席尔瓦，L. M.迪特马，T.和范斯坦，J. T. 2017。活橡树和东部红雪松穿透和茎流中溶解有机质的分子和光学性质。前面。地球。科学。Switz．5:1-13。doi: 10.3389 / feart.2017.00022

[4]↑范斯坦著，j.t. II。， Ponette-González, A. G.，斯旺森，T.和韦瑟斯，K. C. 2021。透流和干流是通过树冠的颗粒物交通的主要水文公路。前面。生态环境．19:404-10。doi: 10.1002 / fee.2360

［5］↑Bar-On, Y. M, Phillips, R.和Milo, R. 2018。地球上的生物量分布。Proc。国家的。学会科学。美国115:6506-11。doi: 10.1073 / pnas.1711842115