桂香遲來，“失序”的植物正拉響警鐘｜新民·科技前沿

【編者的話】

今年，上海經(jīng)歷了有氣象記錄以來“第二晚”的入冬。冬季姍姍來遲，不僅是街談巷議的熱門話題，更是一個(gè)深刻的氣候信號(hào)。

全球氣候變化正悄然改寫自然的節(jié)律。氣候持續(xù)變暖、干熱雙重打擊接連出現(xiàn)，植物的“生命節(jié)拍器”正被深刻擾動(dòng)。每一朵花兒遲疑的開放，每一枚葉片踟躕的延展，都是地球用植物語言發(fā)出的信號(hào)。這些植物生長提前或推遲的小動(dòng)作，是生態(tài)系統(tǒng)最敏感的“晴雨表”，能拼出一張“氣候如何改變我們”的實(shí)時(shí)地圖。

本期科技前沿，特邀生物學(xué)家、物候和氣候?qū)＜規(guī)Т蠹乙黄鹱x懂植物的生長語言，讀懂氣候信號(hào)的無聲“預(yù)告”。

話題主持：新民晚報(bào)記者 易蓉 馬丹

大家是否發(fā)現(xiàn)？2025年申城的桂香姍姍來遲。10月下旬，街頭巷尾的桂花才仿佛接到統(tǒng)一指令，幾乎同步熱烈綻放，盛花期較往年推遲了約三周?；ㄐ胚t來，這正是氣候變化發(fā)出的生態(tài)信號(hào)——植物生命節(jié)律在世界變暖中發(fā)生深刻調(diào)整，將引發(fā)生態(tài)系統(tǒng)健康和植物碳匯變化等一系列連鎖反應(yīng)。

金海濕地公園觀測(cè)點(diǎn) 孫寧驍 攝

物候異常揭示氣候影響

植物開花由內(nèi)在生物鐘與外界環(huán)境信號(hào)精密協(xié)同控制。桂花這類溫帶植物花芽分化完成后，需要經(jīng)歷一段時(shí)間的低溫累積才能打破休眠，啟動(dòng)開花程序。不同品種桂花的“啟動(dòng)低溫”閾值不同。2025年，上海經(jīng)歷了“超長待機(jī)”夏季，持續(xù)高溫使日最低氣溫長期徘徊在啟動(dòng)閾值之上，桂花的花芽分化被按下了“暫停鍵”。10月下旬明顯降溫，多個(gè)品種的啟動(dòng)閾值達(dá)到，于是原本先后登場的品種同臺(tái)競放，形成今年獨(dú)特的同步盛景?？梢?，氣候的細(xì)微波動(dòng)通過“啟動(dòng)低溫”這把鑰匙，直接擰動(dòng)著植物物候的開關(guān)。

物候異常是植物應(yīng)對(duì)氣候變化的表象。要真正理解其影響，上海交通大學(xué)農(nóng)生學(xué)院的科學(xué)家們將目光投向了更基礎(chǔ)、更關(guān)乎生態(tài)系統(tǒng)健康的植物生長過程。我們課題組與上海市林業(yè)總站緊密合作，依托國家野外臺(tái)站的長期定位觀測(cè)（2013—2025年），也印證了氣候變暖導(dǎo)致春季物候提前。

在崇明島的一片森林中，我們通過物候相機(jī)觀測(cè)到：春季樹木開始展葉變綠時(shí)，樹干液流明顯增加，而樹干的變粗卻要晚于這個(gè)時(shí)間。這揭示了春季升溫首先觸發(fā)芽苞打破休眠、展葉以建立光合工廠；展葉后蒸騰作用增強(qiáng)，驅(qū)動(dòng)液流增加以滿足水分需求；新葉光合作用產(chǎn)生的碳水化合物和充足水分供應(yīng)到位后，樹干形成層才開始活動(dòng)，啟動(dòng)徑向生長。課題組發(fā)現(xiàn)，2022年春季因疫情影響，植物展葉時(shí)間比2021年和2023年更早；在更炎熱的2025年，春季展葉時(shí)間也比2024年提前。

此外，空氣有多“干”，即“飽和水汽壓虧缺”（VPD），也是影響樹木生長的關(guān)鍵氣候因子。VPD越高，空氣越“干”，樹木為減少水分流失會(huì)關(guān)閉部分氣孔，卻也限制了光合作用和生長。在一些極端干燥的日子里，即使陽光充足，樹木甚至可能完全停止生長。這就引出一個(gè)更重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)：城市樹木的“碳吸收”（光合作用）和“碳儲(chǔ)存”（莖干生長）在氣候脅迫下會(huì)出現(xiàn)“脫鉤”，當(dāng)樹木仍在進(jìn)行光合作用時(shí)，用于生長的碳分配（實(shí)際碳匯）卻已暫停。這意味著，雖然上海夏季變長了，植物看似生長時(shí)間更久，但實(shí)際上“沒怎么長”，固碳作用也沒那么大。理解這種“源-匯脫鉤”的機(jī)制和閾值，對(duì)于準(zhǔn)確評(píng)估森林在氣候變化下的碳匯功能至關(guān)重要。

韌性提升依賴生態(tài)智慧

面對(duì)氣候波動(dòng)，植物并非完全被動(dòng)。一項(xiàng)覆蓋北半球近40萬條數(shù)據(jù)的研究揭示：物種豐富的植物群落，其春季展葉時(shí)間對(duì)氣候變暖的敏感性顯著更低。也就是說，在多樣化的森林里，氣候變化導(dǎo)致的物候提前或推遲趨勢(shì)會(huì)更緩和?？茖W(xué)家認(rèn)為，多樣性高的植物群落可能通過改善土壤環(huán)境、增強(qiáng)群落內(nèi)部穩(wěn)定性等，為生態(tài)系統(tǒng)提供“緩沖墊”。這為我們的生態(tài)修復(fù)和城市綠化指明了方向：構(gòu)建多物種、多層次的復(fù)合群落，是提升生態(tài)系統(tǒng)氣候韌性的有效策略。

城區(qū)作為人類活動(dòng)最集中的區(qū)域，“熱島效應(yīng)”使其比周邊郊區(qū)更早、更深刻地體驗(yàn)著“未來的氣候”。我們最新的研究發(fā)現(xiàn)，城市區(qū)域由于更熱，其綠化樹種的構(gòu)成也往往與自然郊區(qū)不同。這種溫度與樹種組成的雙重差異，共同塑造了城市植物獨(dú)特的物候響應(yīng)模式。例如，某些在城市中廣泛種植的樹種，其對(duì)增溫的物候反應(yīng)可能被放大。這使得城市成為一個(gè)研究未來氣候影響的“天然實(shí)驗(yàn)室”，但也警示我們，在城市綠化樹種選擇與配置時(shí)，必須科學(xué)評(píng)估其長期氣候適應(yīng)性，避免因樹種單一而加劇生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

在全球變暖、復(fù)合干熱事件頻發(fā)、城市化持續(xù)推進(jìn)的疊加影響下，植物世界的節(jié)律正面臨更大挑戰(zhàn)。春季物候提前的趨勢(shì)可能發(fā)生改變，生長季的延長未必帶來碳匯的同步增長，極端氣候事件可能通過“記憶效應(yīng)”影響樹木未來數(shù)年的生長。為了在氣候變化的大背景下保護(hù)城市植被和生態(tài)，我們需要借助樹木生長實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、衛(wèi)星遙感等“生態(tài)感知”技術(shù)，建立更精細(xì)的生態(tài)系統(tǒng)健康預(yù)警系統(tǒng)。同時(shí)，在從城市公園到自然保護(hù)區(qū)的各類生態(tài)空間管理中，應(yīng)積極應(yīng)用“基于自然解決方案”的理念，通過提升生物多樣性和功能多樣性，增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)和抵抗干擾的能力。此外，必須將生物多樣性的緩沖作用、碳循環(huán)的源匯動(dòng)態(tài)、復(fù)合脅迫的機(jī)制等新知識(shí)，融入下一代地球系統(tǒng)模型。知識(shí)的迭代可以更準(zhǔn)確地模擬城市生態(tài)的變化，而長期的觀測(cè)會(huì)給城市植被的管理和實(shí)踐提供更多的應(yīng)對(duì)方案。

一樹桂花遲開，背后是地球生態(tài)系統(tǒng)的宏大敘事。它提醒我們，氣候變化的影響已深入生命的節(jié)律之中。從解析一朵花的密碼，到守護(hù)一片森林的碳匯，長期觀測(cè)與研究的價(jià)值不僅在于幫助我們理解變化，更指引我們?nèi)绾瓮ㄟ^尊重和利用自然規(guī)律，在變幻的氣候中，為萬物構(gòu)建一個(gè)更具韌性的未來。

本文作者：上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院教授 殷杉

原標(biāo)題：《桂香遲來，“失序”的植物正拉響警鐘｜新民·科技前沿》

欄目編輯：馬丹

文字編輯：易蓉

本文作者：殷杉