來自伯克利實驗室和加州大學伯克利分校的新研究顯示，植物正在進行更多的光合作用，以應對大氣中更多的二氧化碳。由於植物從大氣中吸收二氧化碳並將其轉化為食物，森林和其他類似的生態系統被認為是地球上最重要的一些碳匯。事實上，美國和其他許多參加上個月聯合國氣候變化大會的國家已經將基於自然的解決方案作為其《巴黎協定》中二氧化碳減排框架的一個重要特徵。
隨着人類活動導致更多的二氧化碳被排放到大氣中，科學家們一直在爭論，植物是否正在通過更多的光合作用和吸納比它們已經做的更多的二氧化碳來做出反應–如果是這樣，是一點還是很多？現在，由勞倫斯伯克利國家實驗室（伯克利實驗室）和加州大學伯克利分校領導的一個國際研究小組使用了一種結合遙感、機器學習和陸地生物圈模型的新方法，發現植物確實在進行更多的光合作用，從1982年到2020年，全球光合作用將增加12%。在同一時期，全球大氣中的二氧化碳濃度增長了約17%，從百萬分之360增至百萬分之420。
光合作用增加12%，意味着植物每年從大氣中取出14拍克（10的15次方克）的額外碳，大約相當於2020年全世界燃燒化石燃料所排放的碳。並非所有通過光合作用從大氣中取出的碳都儲存在生態系統中，因為許多碳後來又通過呼吸作用釋放回大氣中，但該研究報告指出，光合作用的增加與全球碳儲存的增加之間存在直接聯繫。該研究發表在《自然》雜誌上。
該研究的主要作者、伯克利實驗室的科學家Trevor Keenan說：”這是一個非常大的光合作用的增量，但它遠遠不能消除我們投入大氣中的二氧化碳量。無論如何，它都不能阻止氣候變化，但它有助於我們減緩氣候變化。”
由於二氧化碳在大氣中停留的時間比驅動全球變暖的其他溫室氣體要長几十年，減少二氧化碳的努力對緩解氣候變化至關重要。通過光合作用，植物和土壤封存了每十年因燃燒化石燃料而釋放到大氣中的大約三分之一的二氧化碳排放量。
在光合作用中，植物打開其葉子表面的小孔，從空氣中吸取二氧化碳，並生產自己的食物。為了測量這種光合作用活動，科學家們可以把一片葉子放在一個封閉的房間里，對裡面空氣中不斷下降的二氧化碳含量進行量化。但是，要測量整個森林吸收了多少二氧化碳則要困難得多。
通過諸如AmeriFlux這樣的舉措，一個由美國能源部在伯克利實驗室的AmeriFlux管理項目協調的測量點網絡，來自世界各地的科學家已經在森林和其他生態系統中建造了500多座微氣象塔，以測量大氣與植被和土壤之間的溫室氣體交換。雖然這些通量塔可以幫助估計光合作用率，但它們很昂貴，因此地理覆蓋面有限，而且很少有長期部署的。
這就解釋了為什麼科學家們依靠衛星圖像來繪製地球上有多少地方是綠色的，從而被植物覆蓋，這使他們能夠推斷出全球光合作用活動。但是，隨着二氧化碳排放量的增加，這些僅僅基於綠色的估計存在它不精確的問題。衛星圖像可以捕捉到額外的綠色，以說明植物由於加速生長而長出的額外葉片。但它們往往沒有考慮到每片葉子的光合作用效率的提高。而且，這種效率的提高與二氧化碳在大氣中積累的速度不一樣。
以前估計光合作用率如何應對二氧化碳濃度增加的努力發現，結果差異很大，從低端的幾乎沒有影響，到高端的非常大的影響。
因此，基南和他的研究小組採取了一種新的方法：他們回顧了全球碳項目近三十年的碳匯估計。他們將這些數據與1982年至2012年間拍攝的地球衛星圖像的預測以及利用大氣和土地之間的碳交換進行碳匯估算的模型進行了比較。
他說：”我們對增加12%的估計正好在其他估計的中間。在產生我們的估計的過程中，它使我們能夠重新審視其他的估計，並理解為什麼它們會過大或過小。這讓我們對我們的結果充滿信心。”
雖然這項研究強調了保護目前正在幫助減緩氣候變化速度的生態系統的重要性，但基南指出，目前還不清楚森林將繼續執行這項服務多久。
“就植物如何繼續應對不斷增加的二氧化碳而言，我們不知道未來會發生什麼。我們預計它將在某個時候飽和，但我們不知道什麼時候或達到什麼程度。到那時，土地匯抵消我們排放的能力將大大降低。而土地匯是目前我們應對氣候變化的工具箱中唯一基於自然的解決方案。”