巨型双子叶树的水力韧性

巨树克服基于高度的水分运输限制

由埃克塞特大学和卡迪夫大学领导的研究，发表在《Science》期刊上，表明世界上最高的热带双子叶树能够将水分输送到最顶端的枝条，而不会出现先前科学理论预测的水力受损。这一发现表明，这些巨树并不像同种较矮树木那样更易受干旱影响，挑战了假设高度导致水力效率下降的现有气候变化影响模型。

双子叶树的水力适应性

双子叶树种主宰亚洲雨林，是世界上最高的开花树木，它们利用一套细长的空心导管系统，通过顶部产生的低压将水分向上抽吸。传统理论认为，重力和导管长度最终会限制极高树木的光合作用和生长，但研究发现，双子叶树已经进化出特定的适应性，以在极低压力下保持水分的液态形态。

在马来西亚婆罗洲高度为 7 至 71 米的树木中识别出的关键适应性包括：

• 可变导管宽度： 输水导管在靠近地面的部位变宽，以优化运输。
• 叶片适应性： 叶片进化出在更大水分胁迫下仍能保持不萎蔫，使树木能够在更高海拔保持功能。

抗旱韧性与碳储存

在 2023‑2024 年严重的厄尔尼诺干旱期间进行的测试显示，较高的双子叶树在生长上没有出现与高度相关的下降，与较小的树木相比表现出相同的增长。这种韧性对森林生态至关重要，因为最高的 1% 树木储存了森林中超过一半的地上碳。如果这些树木的水力韧性比先前认为的更强，当前关于它们在干旱期间死亡风险的预测可能被高估了。

科学争论与其他观点

虽然该研究提供了最高达 80 米树木韧性的证据，但其发现也引发了关于树木高度绝对极限和替代水分运输机制的讨论。

130 米极限

一些批评者认为，研究范围（最高 80 米）未能涵盖树木高度的绝对理论极限。已注意到全球几乎没有超过 130 米的树木，这表明虽然双子叶树可以在一定程度上补偿高度带来的限制，但仍然存在硬性的物理极限。

替代水源

除了根系运输外，其他机制也有助于巨树的水分补给。例如，海岸红杉（Sequoia sempervirens）已知通过海岸雾的凝结获取其大量的水分需求。

理论运输机制

一些研究者提出植物木质部导管内存在“结构化水”或排斥区水，认为辐射能（紫外/红外）可能在将树液输送至树冠中发挥作用，尽管这一理论在更广泛的科学界仍具争议。

“泵送”误称

技术讨论强调，树木并不像主动意义上“泵送”水分；它们依赖于蒸腾驱动的张力（负压）将水向上拉动，这一区别是木质部运输物理学的基础。

摘要：

新发表在《Science》上的研究揭示，世界最高的热带双子叶树拥有能够完全补偿将水分输送至最顶端枝条挑战的水力适应性，挑战了先前关于高度相关干旱易感性的理论。

标题：

巨型双子叶树的水力韧性