为抵御强厄尔尼诺现象带来的干旱,亚马逊雨林作出了应激反应,释放出了一种特殊的保护性分子。
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厄尔尼诺现象示意图。
德国马克斯·普朗克化学研究所的研究人员近日在《自然》杂志上刊文称,2023至2024年间的强厄尔尼诺现象期间及之后,亚马逊雨林对有史以来最严重的干旱作出了反应,展现了一种前所未见的防御机制。当地植被为应对干旱带来的环境压力,直接改变了其化学排放物。
研究人员对森林释放的生物挥发性有化合物(BVOCs)进行了测量,结果令人吃惊。
研究人员发现,厄尔尼诺带来的干旱和高温对植被释放的异戊二烯(Isoprene)和单萜类物质(Monoterpenoid)影响甚微,但是一类特殊的有机分子——倍半萜烯(Sesquiterpenes)的释放量却在此期间增加了122%。
倍半萜烯是一类活性气态分子,是树木发出的应激信号,也是一种具有防御性或保护性的代谢产物,能够对抗氧化威胁。其典型代表是石竹烯(Caryophyllene),它使黑胡椒带有一种特殊的辛辣气味。
尤其让研究人员感到吃惊的是,人们在干旱高峰过后的雨季,还在森林上空意外地检测到了多种挥发性较低的倍半萜醇(Sesquiterpene Alcohols),包括β-桉叶醇(Beta-eudesmol)、α-桉叶醇(Alpha-eudesmol)和γ-桉叶醇(Gamma-eudesmol)等。这表明植物面对氧化威胁时会产生应激和适应性反应,并能试图通过代谢调节来适应环境。研究人员还发现,这种变化在直接的威胁因素消失后,仍然持续了相当长时间。
研究人员称,研究结果表明严重的干旱会使大气向着低挥发性转化,并使大气中的化合物更具反应性。而雨林为了减轻非生物因素带来的伤害,会试图作出代谢变化。
研究人员表示,雨林在每2至7年一次的厄尔尼诺现象间歇期,可以恢复到无压力状态下的排放标准。但气候模型预测本世纪厄尔尼诺现象的出现将更加频繁和持久,强度也会升级,因此这种原属偶发性的异常排放,可能会成为亚马逊雨林地区的永久特征,并最终导致地球上层大气的化学构成发生改变。
研究人员在巴西的“亚马逊高塔观测站(ATTO)” 距地面23米处采集了不同时段的大量树冠层空气样本,并用气相色谱法和质谱法在德国美因茨的实验室里对这些样本进行了分析。
研究建立在较早前同一团队针对亚马逊雨林压力指标的发现基础上。此前人们发现,特定分子可以作为雨林生态系统的压力指标。新研究实际上是通过展示极端气候事件会导致哪些活性物质成为森林防御反应的一部分而扩展了该认识。
厄尔尼诺现象指的是东太平洋赤道附近海水温度的异常增高;与之相对的是拉尼那现象,指的是东太平洋赤道附近海水温度的异常偏低。这些现象原是地球气候系统的一部分,但随着整体气候的变化,它们正在变得越来越强烈和持久。
参考
Intense El Niño 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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