在切萨皮克湾以西的一片森林里，杰弗里·帕克用卷尺将一棵小郁金香包裹起来。他在野外的笔记本上草草记下所读的内容，用蓝色粉笔在树上做记号，然后移到下一个树干上。帕克在每棵树上花大约10秒。包装、测量、记录。自1987年以来，他和其他人在马里兰州Edgewater附近的史密森尼环境研究中心(SERC)的地块上记录了30多万棵树木的测量数据。
这片占地1070公顷的土地上种满了郁金香树、橡树、山毛榉和其他落叶树木。一些结实的标本已经在这里保存了几个世纪。还有一些只有10年历史，是从最近被砍伐的土地上长出来的。为了观察树木的生长情况，研究人员每三到五年测量一次树木。
所有这些病人的记录可以帮助回答关于气候变化的两个主要问题:森林吸收了多少二氧化碳污染?随着时间的推移，它们的能力会缩小吗?帕克的研究小组和其他人的研究表明，全球的树木正在经历一个生长高峰，并正在吸收数十亿吨的温室气体，这意味着森林正在遏制全球变暖。但是，帕克说，不能保证森林能保持这种增长。“我把它想成是一些优秀运动员使用的提高成绩的药物:它能提高成绩，但不是永久性的。”
事实上，对一些地区的研究表明，森林增长可能已经在放缓。人类砍伐树木，尤其是热带森林的树木，加剧了这一问题。要准确解读地球上森林的状况是很困难的，因为科学家们无法用卷尺将散布在地球上的大约4000亿棵树木包裹起来。因此，研究人员正在探索利用飞机和卫星更有效地跟踪森林生长的方法。他们把所有的数据输入复杂的计算机模型，这些模型被设计用来预测树木未来的反应。
在各国努力减缓气候变化之际，迫切需要进行此类森林测量。一些计划呼吁富裕国家的政府或私营企业向贫穷国家支付费用，以换取它们保护森林中的碳。随着今年晚些时候一场重要的国际气候谈判的临近，以及数十亿美元的森林补贴有可能摆上谈判桌，科学家们正竞相就树木储存了多少碳，以及这些碳将被封存多久，向各国和其他利益攸关方提供建议。
英国牛津大学的森林生态学家Yadvinder Malhi说:“重要的是生物圈在多大程度上仍然是全球气候变化的刹车。”如果森林吸收碳的速度变慢，这种刹车就会减弱或消失。更糟的是，如果森林的碳排放量开始超过每年吸收的量，它们就可能成为一个加速器。Malhi说，如果这种情况真的发生，“我们将面临更大的挑战来降低二氧化碳的排放，以避免危险的气候变化。”
失踪的水槽
上世纪90年代，研究人员在试图追踪人类燃烧化石燃料所排放的碳时，偶然发现了一个谜团。测量显示大约四分之三的二氧化碳在大气和海洋中积累。其余的可能是在陆地上捕获的，但没有人知道它去了哪里。这个问题被称为“丢失的水槽”。
世界上的森林，通过光合作用将碳从空气中提取出来，可能是一个隐藏的地方。如今，它们总共拥有约6500亿吨的碳，而且它们似乎有可能正在吸收这些消失的碳。
但是生态学家们迟迟没有承认森林可能是消失的碳汇。社区的沉默主要是由生态学先驱尤金·奥德姆(Eugene Odum)的工作造成的。他在20世纪60年代末提出，未受干扰的生态系统迅速达到平衡，在此之后，它们通过呼吸、死亡和腐烂失去的碳与通过光合作用获得的碳一样多。在没有太多相反证据的情况下，奥德姆的范式主导了几十年。“从数学上讲，如果某样东西处于平衡状态，就很方便，”法国吉夫苏伊维特气候科学与环境实验室的塞巴斯蒂安·卢萨耶特(Sebastiaan Luyssaert)说。“我们很高兴，因为它让生活变得更容易。”
随着生态学家分析来自大型森林研究地块网络的长期数据，这种情况开始发生变化。许多测量数据来自三个项目:亚马逊森林目录网络(RAINFOR)、非洲热带雨林观测网络(AfriTRON)和史密森全球森林地球观测站(Forest Global Earth Observatories, Forest geo)，其中包括SERC森林和世界各地的61个其他地块。
从20世纪90年代末开始，RAINFOR和AfriTRON网络的科学家开始报告说，完整的热带森林正在增加生物量，这与Odum的假设相矛盾。在切萨皮克遗址，史密森尼学会的生态学家肖恩·麦克马洪和他的同事们分析了22年的数据，发现各个年龄段的树木生长速度都比预期快2到4倍。这些树木的生长记录是由北美和欧洲20多个地点的高塔上的二氧化碳测量数据所支持的:这些“通量塔”揭示了许多森林吸收的二氧化碳比释放的要多。
研究人员怀疑有几个因素在起作用。因为树木的光合作用需要二氧化碳，大气中二氧化碳的积累可以给植物施肥，使它们生长得更快。此外，二氧化碳使地球变暖，这可以延长树木的生长季节，加速与温度有关的生长过程。科学家们目前正在研究哪些因素起着最大的作用。
不管原因是什么，所有这些加速的增长正在对全球碳循环产生重大影响。2011年，由美国林业局研究人员Yude Pan和Richard Birdsey领导的一个国际研究小组得出结论:从1990年到2007年，世界上的树木吸收了足够的碳，足以解释整个消失的地陷。最饥饿的碳吸收体是温带森林，特别是那些被废弃的农田让路给年轻、快速生长的树木的地区。高纬度的北方森林消耗较少，而热带森林，总的来说，没有吸收碳，因为热带森林砍伐释放的二氧化碳和森林吸收的一样多。该研究小组预测，如果停止砍伐森林，地球上的森林可能会吸收人类活动排放的大约一半的碳，这将大大减缓全球变暖。
明天的树
其他科学家试图预测碳汇的未来，他们正在把时钟向前拨——通过让今天的森林暴露在未来条件下的实验。一项策略是将二氧化碳排放到森林中，将浓度从目前的400ppm提高到550ppm左右，这是本世纪末之前预计的水平。
在美国和欧洲的实验中，添加了额外二氧化碳的树木生长得更快，正如预期的那样。但这种影响往往不会持续太久。田纳西州橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)的生态学家理查德·诺比(Richard Norby)领导了其中一项实验，他说，一种解释是，经过改良的树木可能会很快耗尽其他重要的营养物质，比如氮。
来自美国、英国和巴西的研究人员正在巴西马瑙斯附近进行二氧化碳浓缩实验。他们希望从明年开始。该实验将为热带地区的树木提供有价值的信息，但它不能代表该地区所有森林的未来，Simon Lewis说，他是利兹大学和伦敦大学学院的生态学家，参与了RAINFOR和AfriTRON网络。刘易斯说，玛瑙斯周边地区的土壤比亚马逊其他地区更贫瘠，因此树木生长速度更慢，“要看到影响还需要更长的时间”。
与此同时，研究人员正在尝试其他方法来展望未来。大约有20个研究小组建立了地球系统模型，试图模拟地球上的气候和植被，包括碳在海洋、大气和大陆之间的运动。这些模型目前以一种简化的方式表示森林，它们对未来的看法并不一致。一些人预测森林在未来几十年将继续吸收大量的碳，而另一些人则认为，森林可能会因干旱和高温而受到压力，然后死亡，将碳释放到大气中。
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