巴西科学家发现了需要一种新的植被模型，它包含更广泛的生命策略，有望更准确地描述亚马逊生态系统的功能宁和森林的反应气候变化。
新的模型表明，亚马逊的植物会重组，以牺牲茎和叶为代价，将更多的能量分配给它们的根;因此，在降雨减少的情况下，它们保留和吸收碳的能力会降低。
实地调研及未来展望捐款将为该模型增加新的信息，专家们希望它能在预测未来和制定保护政策方面做得更好。
亚马逊雨林因其在减缓气候变化方面的重要作用而广为人知，它作为碳汇吸收和储存了大量燃烧化石燃料产生的二氧化碳排放。然而，自20世纪90年代以来，科学家们注意到森林中碳储量减少的一个令人担忧的趋势。面对今天的气候紧急情况，围绕亚马逊雨林的恢复能力及其继续为人类提供这一宝贵服务的能力的不确定性已成为科学界的一个主要关注点。
为了探索森林碳平衡的潜在变化，科学家们多年来开发了植被模型，模拟气候变化导致的环境变化的预测情景。然而，巴西
圣保罗州坎皮纳斯州立大学(Unicamp)的研究人员说，许多这些模型过于简化了植物多样性，由于高估了环境变化对植物群落的影响，导致结果不太可靠。
为了应对这一挑战，这些研究人员开创了一种新的植被模型，结合了更广泛的生命策略。他们说，与标准的建模方法相比，这种创新的方法可以更准确地表示生态系统的功能和森林对气候变化的反应。在一项模拟亚马逊流域降水减少50%的实验中，观察到森林的功能多样性增加，同时碳储量减少57%。
研究者所说的多样性并不是物种多样性。为了掌握功能多样性的概念，作者将每种植物视为一种生命策略，决定了它将如何“应对环境条件、营养条件、阳光、水和二氧化碳浓度”。这些策略代表了植物在面对特定地点条件时所采取的性状平衡。
新模型表明，在降雨量减少的情况下，植物群落将重新组织，导致更多的植物类型将更多的能量分配给它们的根，而牺牲茎和叶。因此，与茎相比，根保持和吸收碳的能力较低，导致亚马逊雨林的碳储量减少。这些发现发表在7月份的《生态建模》杂志上。
巴西亚马逊河的贾瓦里河。瑞德·巴特勒摄。
该算法被研究人员命名为碳和生态系统功能-性状评估(CAETê)，作为第一个专门的巴西模型，它具有里程碑式的意义。它的名字也参考了古图皮语，意思是真实的原始森林。
CAETê是一个计算机程序，由“各种数学方程组成，这些方程描述了植物的一些生态生理过程，以及器官之间的关系，根的数量与叶子的数量的关系，以及这种能量是如何分布的，”Bianca Fazio Rius在一次视频通话中告诉Mongabay。Bianca Fazio Rius是生态学博士候选人，也是该文章的主要作者。
传统的动态全球植被模型(dgvm)通常只通过三种功能类型的植物来代表植被，与之不同，这个新模型更加强调多样性。Rius说，在传统模型中，“如果气候变化，其中一种植物不能再生长和生存，亚马逊森林将发生非常剧烈的变化，可能导致该地区几乎全部失去生物量。”
根据研究人员的说法，这个创新的CAETê模型的主要科学贡献在于它能够更准确地代表人们知之甚少的植被功能多样性。Rius说，她希望将这种多样性纳入其中可以加深对生态系统功能和变化中的预测的理解。
Unicamp在LabTerra(地球系统科学实验室)的研究团队选择模拟3000种不同类型的植物进行研究。
植物作为功能多样性机制所采用的特征描述了生物体如何与环境相互作用并能够持续存在，定义了其生长，繁殖和留下后代的能力。
为了防止模型中出现“超级植物”——同时最大化其所有适应性元素的个体——模型中的每个特征都与至少一个“权衡”相关联，这意味着它具有成本-收益关系。
“植物有一定数量的能量可以分配给它的器官，”Rius说。“如果它把太多的能量放在叶子上，那么留给根部的能量就很少了，然后它解决了一个问题，那就是光捕获，但又产生了另一个问题，那就是水分吸收。”
Bárbara LabTerra的Cardeli和Bianca Fazio Rius。由Bárbara Cardeli提供。
研究人员将该模型与先前使用卫星图像绘制碳储量的研究结果进行了比较，以了解新方法是否有助于更准确地表示森林中的碳储量。
据他们说，确实如此。然而，这篇文章指出，这两种方法仍然表现出对亚马逊盆地西北部和中部边缘地区碳储量的高估，这可能与缺乏人类土地利用、火灾和植物水力学的代表性有关。
为了评估森林在极端缺水情况下的表现，研究人员进行了一项减少50%降水量的实验。这种情况预计会出现在亚马逊的一些地区，主要是中部地区，尽管在实验中表现得并不一致。
敏感性测试对森林如何应对如此急剧的减少产生了重要的见解。标准模型和新方法均表明森林碳储量损失显著，分别减少了57.75%和57.48%。
然而，最让研究人员惊讶的结果是，与降水减少相关的功能多样性增加。“通常，我们倾向于认为，环境越恶劣、越极端，那里的植物多样性就越低。然而，我们发现，在现实中，某些类型的植物停止存在的事实为其他类型的植物创造了空间，”Rius说。
然而，研究人员指出:“多样性的增加总是积极的吗?不一定。”这种增加也代表了亚马逊地区植物类型的变化，导致森林的转变和碳平衡的转变。
Rius解释说，那些在根系生产上投入更多能量以应对干旱的植物类型开始站稳脚跟。然而，为了弥补这一点，这些类型的植物在建造茎上投入的能量更少。相对而言，茎比叶和根更能吸收和保持碳。她说:“这意味着在根系中投入更多碳的森林将具有更低的碳储存能力。”这一过程将对气候变化产生严重后果，甚至可能加剧气候变化，“因为植物中储存的碳更少意味着大气中的二氧化碳更多。”
Flávia Costa是国家亚马逊研究所的植物生态学教授，他没有参与这项研究，他通过电子邮件告诉Mongabay，这个新模型“代表了亚马逊树木功能变化的明显进步”。
然而，她说:“我们在解释结果时必须谨慎，因为与一个非常差的基础模型(只有3种功能类型的模型)相比，这个模型表现得更好，而且许多建模方法都能够获得比这更好的结果。”
她在给Mongabay的信中写道:“现在就得出这个模型所暗示的结论还为时过早，因为它仍然需要改进，正确地代表生态关系，才能很好地捕捉亚马逊盆地的碳分布(然后对未来做出预测)。”
Moara Canova在亚马逊进行实地调查时采访了一位当地人。图片由Moara Canova提供。
其他研究人员已经测试了这种方法。拥有环境与社会博士学位的生态学家Moara Almeida Canova Teixeira是LabTerra的研究员，她在博士研究中使用CAETê为巴西亚马逊地区的四个城市:玛瑙斯、贝尔海姆、西尔维斯和伊塔科阿蒂亚拉制定了社会生态脆弱性指数。
通过结合社会经济指标、气候参数和CAETê模型，Teixeira对2040年至2070年的情景得出了令人担忧的结果。
她在一次视频通话中告诉Mongabay:“事实证明，环境方面受到的影响最大，甚至超过了社会经济条件。”然而，研究人员强调，该国北部城市的社会经济状况相对更不稳定。在这四个城市中，以渔业为主的西尔维斯市将受到这一转变影响最大——“极其脆弱”，特谢拉说。
特谢拉还发现，亚马逊雨林中一些具有文化和经济重要性的物种，如木材，可能会变得越来越稀少。
专家们说，他们认为植被模型就像一种“时间机器”，可以让我们一窥未来。当与功能多样性的研究相结合时，它们可以对森林在气候变化情况下的行为产生更相关的见解。这样的预测可以指导人类社区的适应措施——3000万人的福祉依赖于森林。
特谢拉说:“对当地居民和社区来说，似乎我们能够预见到这个问题，并为现在必须采取的适应措施提供支持。”
CAETê模式在其他地方也得到了应用。这是亚马逊face的一个组成部分，亚马逊face是一项在亚马逊中部进行的大规模实验，该实验将把一部分森林暴露在二氧化碳浓度比目前水平高出50%的环境中。
“实验和建模最终将澄清森林将在多大程度上继续作为减缓气候变化的媒介，”亚马逊face项目和LabTerra的协调员、该文章的作者之一大卫·黑山·拉波拉(David Montenegro Lapola)在语音信息中告诉Mongabay。
一些关键问题包括:大气中二氧化碳的增加是如何影响森林的?潜在的“二氧化碳施肥”效应的规模和持续时间是多少?磷的有限供应如何潜在地限制森林生产力?
“了解它(森林)的行为，[增加的]二氧化碳会产生什么样的影响，以及气候变化的后果，使我们能够走在曲线的前面。这为我们制定政策和适应措施提供了宝贵的时间。假设这些影响一定会发生，我们可以努力减轻它们对该地区不同人口以及生物多样性的负担，”Lapola说。
AmazonFACE涉及在一个成熟的森林地区建造六个环。每个环由16个采用自由空气CO2富集技术(FACE)的塔组成。其中三个环将释放富含二氧化碳的空气，而其余环将释放周围空气。这种设置允许对生态系统对大气中二氧化碳浓度升高的反应进行控制检查。这项实验将于明年开始，为期十年，为研究人员提供足够的时间来监测植被对预期情景的反应。
拉波拉说:“模型可以为我们提供假设，以便在现场实验中进行测试。”“几年后，现场实验产生了结果，使我们能够更好地参数化模型。这样，它创造了一个很好的迭代，其中一件事可以改进另一件事。”
CAETê研究人员预计该模型将在未来几年持续发展。Bárbara LabTerra的博士研究员Rocha Cardeli在一次视频通话中告诉Mongabay，她正在如何增强模型，以量化生态系统服务的各种指标，主要是气候和水调节服务。
展望未来，CAETê将能够评估这些服务指标的当前状态，并预测其未来状态。这些预测将与政府间气候变化专门委员会(IPCC)的设想保持一致。
Cardeli还在计划一种反向建模方法，希望回答森林必须如何确保依赖它的人们的福祉，而不仅仅是试图预测它将如何。
这一倡议旨在表明森林必须保持哪些具体特征，以确保其功能和保留其服务。她说:“它还研究了亚马逊和土著地区的保护区如何作为应对气候变化的缓冲。”
亚马逊森林和其中的所有生物已经面临着人类改变环境的现实，这凸显了创新研究和此类事业的必要性。我们所有人的时间都在流逝。
“森林可以经历变化，以自己的方式适应。也许那些不能及时适应的人就是我们。”
横幅图片:Moara Canova在她的野外工作中拍摄一条河流。图片由Moara Canova提供。
令人垂涎的“洞穴人”遗产和他耕种的亚马逊森林
