大约100年前，大平原被一种奇怪的慢动作占领。在20世纪30年代的沙尘暴期间，一场历史性的热浪和干旱席卷了美国中部，占据该地区的植物种类发生了戏剧性的变化。

 

在较冷的北方更常见的草类开始在异常炎热和干燥的南方平原州占据了通常被其他原生草类占据的位置。

 

当然，在灾难发生的时候，杏耀的信誉植物覆盖面积的变化并不是人们最关心的问题，这场灾难导致250万人流离失所，仅农业损失就至少19亿美元。事实上，这并不奇怪——直到科学家们开始对这些类型的植物有了更多的了解。

 

“发生了什么事才成为一个谜很久以后,根据我们后续的理解特征的物种互相取代,”艾伦·克纳普说,一所大学特聘教授在科罗拉多州立大学生物学系的大学自然科学和基社盟的研究生学位项目的高级生态学家生态。

 

在1960年代,研究人员发现,有一个独特的生态区别这两种是什么认为是温暖和凉爽气候草(一组被称为“C4”利用光合作用产生四个碳原子的化合物,与其他相比,被称为“C3,光合作用的化合物是由三个碳原子)。C4草在温暖的温度下生长得最好，并且能更有效地利用水分。C3草往往是最丰富的寒冷和潮湿的气候。

 

这就提出了一个问题:为什么在一场臭名昭著的干旱和热浪中，C3草突然侵袭了美国中南部约13.5万平方英里的地区?这就产生了“沙尘暴悖论”。

 

这不仅仅是一个历史问题。随着气候变化的加速，占全球陆地面积约30%至40%的草原已经开始出现气温上升和降雨极端变化，预计还将遭遇更严重的干旱。纳普说:“无论在哪里，它们都是当地经济的重要组成部分。”因此，了解是什么导致了沙尘暴对草类物种的突然改变，以及它们的连锁反应，是一个日益紧迫的问题。

 

纳普说:“因为据预测，随着气候变化，这种极端干旱在未来会更加常见，所以了解这些草原为什么会有这样的反应是很重要的，这与人们根据它们的特性所做出的预测完全相反。”

 

现在，Knapp和他的同事们已经找到了这个问题的答案。在本周发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上的一篇新论文中，他们描述了在堪萨斯州和怀俄明州的草原上进行的一项为期四年的人工干旱实验，该实验为尘暴悖论之谜提供了解决方案。

 

“这项研究解开了一个谜团，即为什么C3草能在炎热、干燥的条件下胜过C4草，”北亚利桑那大学生态系统科学与社会中心的合著者罗益奇说。“随着全球气候变化和降水模式的变化，这种新的透镜是预测未来植被动态和碳储存的重要工具。”

 

这让我们回到了神秘。为什么在历史上的热浪和干旱期间，这些喜爱凉爽、不那么节水的C3草类会在美国中部占据主导地位呢?纳普和他的同事们发现，这与降水量的多少关系不大，而与降水量何时下降的关系更大。

 

在美国南部平原的正常生长年份，大部分水分在生长季节的夏季下降。但在北部草原，全年的降水模式更加均匀。事实证明，这也是极端干旱时期所发生的事情——降水与温暖月份的联系要小得多，全年发生的情况更加均匀。