4. * 再来说二氧化碳控制实验。都知道CO2的浓度一直在升高,而植物的光合作用是可以吸收二氧化碳的,但植物的呼吸又是释放二氧化碳的,所以对陆地生态系统来说,这个综合结果究竟是吸收还是释放,必须靠数据说话。在野外的控制实验,一般称作“自由大气二氧化碳浓度升高实验”,简称FACE.
* 现在到处都有开展FACE实验,但在十多年前有两个大型FACE基地最有名,出产了大量的文章,一个是在南部北卡州的Duke-FACE(下图),一个在北部威斯康星的ASPEN-FACE(上图)。以Duke的点为例,试验把二氧化碳浓度按实际大气的浓度升高了200PPM,实验初期大概在550PPM左右。图中细长的管子上有洞,往外吹CO2
* 因为要在自然条件下进行试验,所以在实验操作中要尽可能地减少控制实验带来的干扰。这些管子围成一圈,通过感应器测得风向风速后选择上风向的管子往外排二氧化碳,而且排放的速度也要经过流速计准确控制,以免改变大气条件
* 之前写得有点跳跃,补充一些。因为二氧化碳是植物的“食物”,所以它的浓度升高可能会刺激植物的光合作用(吸收更多的二氧化碳),加速生长,但是同时其它释放二氧化碳的过程也会加快。所以要研究的问题是,在二氧化碳浓度升高的环境里,陆地生态系统的反馈是正还是负?正就是因为浓度升高而使浓度更高
(图片来自AspenFACE webpage)
5. 高富帅的西悉尼大学也建了一个FACE站点,有高清照片展示,正好可以近距离看看。而且他们在建观测塔时居然用了直升机…… 第四张照片里的小洞很清楚,从底部到顶端遍布整个管子,尽可能保证浓度从地面到冠层能均匀分布.
(图片来自西悉尼大学网页)
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Q: ……等等,这个难道不能通过生物量来判断吗?
A: 通过生物量只能做很粗略的判断,这些主要是研究动态过程
Q: 我看了一下,FACE的主要任务难道不是研究植物本身对二氧化碳的浓度变化的响应吗……应该不是来讨论二氧化碳吸收还是排放的综合效果的吧……
A: 这两个问题本质上就是一个问题吧。植物对二氧化碳的浓度变化响应,会体现在光合作用和呼吸作用的变化上,最终的结果就是为了估算整个生态系统会吸收多少碳,或者会排放多少碳,这个是对预测气候变化很重要的一步
Q: 但是这么个开放环境……感觉还是好难吧?管子喷放可以增加局部浓度,但你怎么判断这些二氧化碳有多少被植物利用掉了啊?
A: 哈哈,你的这个问题也是项目里研究的问题之一啊,他们排放的二氧化碳有同位素标记的
Q: 那用什么指标来度量光合作用和呼吸作用的变化程度呢?我还是只能想到biomass……
A: 这个我以后慢慢写,是直接测光合作用和呼吸作用的,现在这部分生态研究好玩的地方就在于一直在改进观测技术来观测这些过程,然后通过各种环境因子来模拟