热带植被主要由热带森林和热带草原构成。热带森林和热带稀树草原分别占据全球陆地初级生产力的33%和30%。因此，热带植被，特别是热带森林，在全球碳循环中扮演的角色格外重要。

图1.森林碳循环源汇的示意图

       传统认为随着大气CO₂浓度的增大，热带森林对CO₂的固定速率会加快，热带森林面积也会增加，即热带“绿化”（Bond and Midgley, 2000）。热带“绿化”会将人类活动释放的CO₂更多地固定下来，减缓气候变暖。在预测未来气候变化时，气候系统模型也都加入了这一反馈过程。然而，热带“绿化”并未更大时空尺度上得到检验，可靠性存在疑问。事实上，最近一系列年代际尺度的观测和野外实验结果，也都对热带“绿化”提出了质疑（van der Sleen et al.,2015）。

       最近，来自荷兰阿姆斯特丹大学的William D. Gosling博士及其合作者，通过西非博苏姆推湖流域50万年以来植被类型变化及其驱动机制的研究，发现大气CO₂浓度升高对热带森林植被比例的影响很小。研究成果发表在最近的Science杂志上。

       研究首先利用湖泊沉积中孢粉组成重建了区域植被类型（森林vs草原）变化，然后与植被变化的6个潜在驱动（野火频率、植食性哺乳动物密度、水汽变化、大气CO₂浓度、温度、温度季节性等）进行对比，讨论植被类型变化与各潜在驱动之间的联系。

图2. 50万年以来热带环境要素变化

       结果如图2所示，50万年以来，植被总量存在明显波动，森林植被比例也有显著变化。野火和植食性哺乳动物，在这一时段也有持续活动。其中，野火活动在距今9 ka时最弱，植食性哺乳动物密度则在距今22 ka和800年达到最低。水汽则是在距今300-130 ka较低。模拟的温度以及冰芯中的大气CO₂浓度变化显示具有100ka和21 ka周期，指示与轨道尺度的气候变化有关。

       在得到区域植被类型与环境因子变化的时间序列后，研究利用结构方程模型检验各参数之间的因果关系（图3）。结果显示，水汽是热带植被类型变化的主控因子。当可利用水汽增加时，森林植被占比增大，草原野火活动受到抑制。植食性哺乳动物密度与野火活动、森林植被比例也存在相关关系。这些都与最近的观测一致。然而，与一般认识不同，本文结果指示大气CO₂浓度对热带森林占比变化影响很小。无论是直接影响植被类型，还是间接作用（通过温室效应-温度），大气CO₂浓度都与热带植被类型变化不相关。

图3.热带植被类型与各环境因子之间的关系评估（A：假设关系；B：过去15万年的关系；C：过去50万年的关系。粉色为负相关、绿色为正相关，箭头粗细代表相关强度）

       研究结果反对大气CO₂浓度变化驱动冰期-间冰期热带植被类型变化，大气CO₂施肥效应不能扩大热带森林面积，原因可能是大气CO₂浓度的影响被其他限制性环境因素抵消，比如水汽、营养元素、野火活动等都会显著影响树木的生长。

       综上，通过这项研究，可以发现热带植被类型变化主要依赖于水汽、野火活动以及植食性哺乳动物密度等因素，而不是CO₂浓度。随着极端天气和气候事件的频发，森林生态安全面临的挑战也越来越大。当水汽供给以及生态安全无法得到保障时，寄希望于植物造林来吸收人类活动释放的CO₂是不太现实的。

原文信息：GoslingW D, Miller C S, Shanahan T M, et al. A stronger role for long-term moisturechange than for CO₂ in determining tropical woody vegetation change. Science, 2022, 376(6593): 653-656.

参考文献：

Bond W J, Midgley G F. Aproposed CO₂-controlled mechanism of woody plant invasion ingrasslands and savannas. Global ChangeBiology, 2000, 6(8): 865-869.

van Der Sleen P,Groenendijk P, Vlam M, et al. No growth stimulation of tropical trees by 150years of CO₂ fertilization but water-use efficiency increased. Nature geoscience, 2015, 8(1): 24-28.