中國科學院地理科學與資源研究所研究員牛書麗團隊與合作者分析了全球通量觀測網(wǎng)絡（FLUXNET）212 個站點的 ER 溫度響應曲線，揭示了生態(tài)系統(tǒng)呼吸廣泛存在的最適溫及其熱適應性現(xiàn)象。相關研究成果發(fā)表于《自然生態(tài)與進化》。

生態(tài)系統(tǒng)呼吸（ER）是生物圈與大氣之間最大的碳通量之一。了解ER的溫度響應對于預測氣候變化—碳循環(huán)反饋關系至關重要。目前學界對ER溫度響應的了解非常有限，部分原因在于ER是自養(yǎng)和異養(yǎng)呼吸復雜過程的總和，受到許多混雜因素的影響。越來越多的研究表明，葉片呼吸作用在最適溫度下達到峰值，然后在較高溫度下急劇下降。此外，呼吸酶的熱力學特性、呼吸底物供應短缺以及微生物生長的熱適應性都可能導致高溫下自養(yǎng)和異養(yǎng)呼吸的下降。這些機制可能導致生態(tài)系統(tǒng)呼吸出現(xiàn)最適溫而非傳統(tǒng)認為的隨溫度升高一直呈指數(shù)上升的響應趨勢。  

為了驗證該假設，研究人員分析了全球FLUXNET 212 個站點的ER溫度響應曲線。結(jié)果表明，其中183個站點的ER溫度響應曲線呈拋物線型，ER的最適溫在全球不同生物群落中廣泛存在。在15 個生物和非生物變量中，生態(tài)系統(tǒng)呼吸最適溫主要與總初級生產(chǎn)力的最適溫度和年最高日溫有關。此外，在不同站點和不同植被類型之間，生態(tài)系統(tǒng)呼吸最適溫隨最高日溫的增加線性升高，這表明其具有熱適應性。他們發(fā)現(xiàn)，生態(tài)系統(tǒng)呼吸最適溫的熱適應程度與總初級生產(chǎn)力最適溫的適應程度呈顯著的正相關關系。

該研究首次揭示了生態(tài)系統(tǒng)呼吸廣泛存在的最適溫及其熱適應性現(xiàn)象，打破了對生態(tài)系統(tǒng)呼吸溫度響應形式的傳統(tǒng)認知。