大自然在呼吸。樹木吸入二氧化碳并且將其儲存在它們的葉片和樹枝中。在它們死亡之后，土壤中的微生物會吞食它們富含碳的尸體，又將二氧化碳排回到空氣中，這個過程被稱為呼吸作用。升高的氣溫正在導致這兩個進程速度加快。但是——根據(jù)一個出人意料的新發(fā)現(xiàn)——這二者的加速程度并不相同。微生物要比植物賣力的多。

本質(zhì)上說來，地球有些氣喘吁吁了。

“全世界的土壤都在回應氣候變暖，這致使更多的碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳進入大氣，”來自馬里蘭大學和美國能源部西北太平洋國家實驗室合作機構(gòu)“全球聯(lián)合變化研究所”的研究員BenBond-Lamberty表示，“氣候的變化使得土壤和生態(tài)系統(tǒng)所處的氣溫升高，這既影響到了可預測的部分——比如說更快速的活動——也影響到了未知的部分——即微生物和植物的群落可能會因此改變。”

這種不平衡增加的影響不僅會使得更多吸熱的二氧化碳進入大氣，同時也削弱了土壤作為一個天然二氧化碳儲存器的能力。“十分不確定的是還有多久，以及要到什么程度之前，土地還能繼續(xù)作為一個強健的儲碳槽，”Bond-Lamberty說道，“但是顯而易見的是如果氣候繼續(xù)變化下去，這個陸地儲碳槽是無法無限期的持續(xù)下去的。”

科學家發(fā)現(xiàn)在1990年至2014年間，微生物向大氣排放二氧化碳的速率增加了1.2%，這個數(shù)字初看可能不是很大，但是——在全球范圍內(nèi)一個相對較短的歷史時期中——這個數(shù)字是“巨大的，”他們說。這是他們基于全世界數(shù)百個觀測點進行的成千上萬次觀察結(jié)果做出的結(jié)論。

“這是一個基于現(xiàn)實世界中觀測結(jié)果的發(fā)現(xiàn)，”Bond-Lamberty表示，“這不是一個嚴格控制的實驗室實驗…我們只是觀察地球。我們無法在實驗室里人為操縱這個。”他們將所有上報的土壤呼吸作用的測量值匯總在一起，并且調(diào)查了在相同時間和地點的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，來判斷“相對于土壤呼吸作用的變化，植物的二氧化碳生產(chǎn)力——這個可以由衛(wèi)星測量出，或者基于土地測量值來推測——是如何變化的，”他說。

“多數(shù)提出這個問題的研究都只是基于單獨一個觀測點，”來自西北太平洋國家實驗室的高級研究科學家VanessaL.Bailey表示(也是本論文的合著者)，“這個研究是基于全球范圍提出的這個問題。我們談論的是巨量的碳。微生物對世界發(fā)揮的特大影響，在這么大的規(guī)模上是很難來測量的。”

至于為什么微生物會更努力的呼出二氧化碳，“可能是因為微生物的數(shù)量更多了，或者可能是不同種類的微生物，”Bailey說。一個可以闡明所有二氧化碳增加的解釋就是升高的氣溫使得微生物更容易分解復雜的碳。“因此可能是因為隨著氣溫的升高，微生物會吃掉不同種類的碳，而這些碳要么是現(xiàn)在更容易接觸的到，要么是更廣泛的被分解了，”Bailey說，“現(xiàn)在發(fā)生的并不是一個穩(wěn)定加速的生態(tài)系統(tǒng)進程。而是一種生態(tài)系統(tǒng)碳平衡的改變。”

另外一個近期研究——這個研究是英國的曼徹斯特大學的科學家進行的——發(fā)現(xiàn)氣候變化正在通過其他的關(guān)鍵方式改變土壤。熱浪和干旱推動了生長快速、耐干旱草類的蔓延，它們的增加掠奪了土壤中的水分。研究員們——由曼徹斯特大學地球和環(huán)境科學學院的FranciskadeVries領導——預測持續(xù)的干旱會改變土壤的生物群落。

Bailey表示干旱會迫使微生物改變本職，促使它們“分解那些先前在土壤中相對穩(wěn)定和持久的碳形式，”她說，“微生物會對干旱做出何等反應也還是一個巨大的未知數(shù)，這對全世界土壤的穩(wěn)定性、肥沃度和健壯性都有著很大的潛在影響。”

人類可以通過保護森林和再造森林幫助土壤保持健康，但可能這還不夠，Bond-Lamberty說道，并解釋說“這是一個針對全球進程的一個全球性回應，逆轉(zhuǎn)這一過程需要依靠減緩和最終完全改變我們向大氣排放溫室氣體的速率，”他說。