“失序”的植物正拉响警钟

上海交通大学农业与生物学院教授 殷杉

大家是否发现？2025年申城的桂香姗姗来迟。10月下旬，街头巷尾的桂花才仿佛接到统一指令，几乎同步热烈绽放，盛花期较往年推迟了约三周。花信迟来，这正是气候变化发出的生态信号——植物生命节律在世界变暖中发生深刻调整，将引发生态系统健康和植物碳汇变化等一系列连锁反应。

物候异常揭示气候影响

植物开花由内在生物钟与外界环境信号精密协同控制。桂花这类温带植物花芽分化完成后，需要经历一段时间的低温累积才能打破休眠，启动开花程序。不同品种桂花的“启动低温”阈值不同。2025年，上海经历了“超长待机”夏季，持续高温使日最低气温长期徘徊在启动阈值之上，桂花的花芽分化被按下了“暂停键”。10月下旬明显降温，多个品种的启动阈值达到，于是原本先后登场的品种同台竞放，形成今年独特的同步盛景。可见，气候的细微波动通过“启动低温”这把钥匙，直接拧动着植物物候的开关。

物候异常是植物应对气候变化的表象。要真正理解其影响，上海交通大学农生学院的科学家们将目光投向了更基础、更关乎生态系统健康的植物生长过程。我们课题组与上海市林业总站紧密合作，依托国家野外台站的长期定位观测（2013—2025年），也印证了气候变暖导致春季物候提前。

在崇明岛的一片森林中，我们通过物候相机观测到：春季树木开始展叶变绿时，树干液流明显增加，而树干的变粗却要晚于这个时间。这揭示了春季升温首先触发芽苞打破休眠、展叶以建立光合工厂；展叶后蒸腾作用增强，驱动液流增加以满足水分需求；新叶光合作用产生的碳水化合物和充足水分供应到位后，树干形成层才开始活动，启动径向生长。课题组发现，2022年春季因疫情影响，植物展叶时间比2021年和2023年更早；在更炎热的2025年，春季展叶时间也比2024年提前。

此外，空气有多“干”，即“饱和水汽压亏缺”（VPD），也是影响树木生长的关键气候因子。VPD越高，空气越“干”，树木为减少水分流失会关闭部分气孔，却也限制了光合作用和生长。在一些极端干燥的日子里，即使阳光充足，树木甚至可能完全停止生长。

这就引出一个更重要的科学发现：城市树木的“碳吸收”（光合作用）和“碳储存”（茎干生长）在气候胁迫下会出现“脱钩”，当树木仍在进行光合作用时，用于生长的碳分配（实际碳汇）却已暂停。这意味着，虽然上海夏季变长了，植物看似生长时间更久，但实际上“没怎么长”，固碳作用也没那么大。理解这种“源-汇脱钩”的机制和阈值，对于准确评估森林在气候变化下的碳汇功能至关重要。

韧性提升依赖生态智慧

面对气候波动，植物并非完全被动。一项覆盖北半球近40万条数据的研究揭示：物种丰富的植物群落，其春季展叶时间对气候变暖的敏感性显著更低。也就是说，在多样化的森林里，气候变化导致的物候提前或推迟趋势会更缓和。科学家认为，多样性高的植物群落可能通过改善土壤环境、增强群落内部稳定性等，为生态系统提供“缓冲垫”。这为我们的生态修复和城市绿化指明了方向：构建多物种、多层次的复合群落，是提升生态系统气候韧性的有效策略。

城区作为人类活动最集中的区域，“热岛效应”使其比周边郊区更早、更深刻地体验着“未来的气候”。我们最新的研究发现，城市区域由于更热，其绿化树种的构成也往往与自然郊区不同。这种温度与树种组成的双重差异，共同塑造了城市植物独特的物候响应模式。例如，某些在城市中广泛种植的树种，其对增温的物候反应可能被放大。这使得城市成为一个研究未来气候影响的“天然实验室”，但也警示我们，在城市绿化树种选择与配置时，必须科学评估其长期气候适应性，避免因树种单一而加剧生态风险。

在全球变暖、复合干热事件频发、城市化持续推进的叠加影响下，植物世界的节律正面临更大挑战。春季物候提前的趋势可能发生改变，生长季的延长未必带来碳汇的同步增长，极端气候事件可能通过“记忆效应”影响树木未来数年的生长。为了在气候变化的大背景下保护城市植被和生态，我们需要借助树木生长实时监测、卫星遥感等“生态感知”技术，建立更精细的生态系统健康预警系统。同时，在从城市公园到自然保护区的各类生态空间管理中，应积极应用“基于自然解决方案”的理念，通过提升生物多样性和功能多样性，增强生态系统自我调节和抵抗干扰的能力。此外，必须将生物多样性的缓冲作用、碳循环的源汇动态、复合胁迫的机制等新知识，融入下一代地球系统模型。知识的迭代可以更准确地模拟城市生态的变化，而长期的观测会给城市植被的管理和实践提供更多的应对方案。

一树桂花迟开，背后是地球生态系统的宏大叙事。它提醒我们，气候变化的影响已深入生命的节律之中。从解析一朵花的密码，到守护一片森林的碳汇，长期观测与研究的价值不仅在于帮助我们理解变化，更指引我们如何通过尊重和利用自然规律，在变幻的气候中，为万物构建一个更具韧性的未来。