强烈厄尔尼诺促使亚马逊雨林产生新的反应性挥发物作为应激防御

这对我们未来气候的重要性

亚马逊雨林常被称为地球的肺，但它同时也是一个巨大的化学工厂，悄然影响云、降雨和气候。本研究探讨，当一次强烈的厄尔尼诺带来创纪录的高温和干旱时，这个工厂会发生什么。通过追踪树木在2023–2024年厄尔尼诺之前、期间和之后释放的无形气体，作者表明森林改变了其排放化学物质的类型，切换到一种应激模式，这可能改变森林自身的健康以及其上方的大气。

承受日益压力的森林

亚马逊通常将水分循环回大气并锁存大量碳。然而，气温上升、反复干旱和火灾正推动森林部分地区从碳汇转向碳源。树木也会将少量碳以挥发性有机化合物（VOCs）的形式释放，这些化合物有助于形成空气颗粒和云。其中包括异戊二烯类——一类植物香气分子，既有更轻、更常见的分子，也有更重、更稀有的分子。尽管这些较重的气体稀少，但它们在空气中反应迅速，可能强烈影响新颗粒和云在森林上空的形成。

在极端厄尔尼诺中追踪森林变化

研究人员从位于中亚马逊深处的一座高塔进行了这些植物气体的详细测量，覆盖四个关键时段：厄尔尼诺之前的正常雨季、干旱高峰、仍受厄尔尼诺影响的雨季，以及条件缓和后的随后的旱季。他们将精细采样与先进的实验室分析相结合，并记录了温度、湿度、土壤水分、光照和臭氧。正如预期，厄尔尼诺期间带来了更热的空气、较干的土壤和明显更低的湿度。森林空气中的臭氧在最干燥的几个月也显著上升，表明大气化学更为活跃。

朝向更重应激气体的化学转折

并非所有植物气体的反应相同。更常见的异戊二烯和典型的单萜主要随季节变化，在干季上升、在湿季下降，而不是直接与厄尔尼诺同步。相反，更重的倍半萜在厄尔尼诺周期中增长了超过100%。最显著的是，在干旱高峰之后的雨季，研究团队在空气中检测到一组新的、挥发性更低的倍半萜醇，包括若干在完整雨林上空极少甚至未曾报告过的化合物。它们的浓度与常见倍半萜相当，表明这些新出现的气体在短期内成为了森林化学排放的重要组成部分。

应激激活防御途径的迹象

通过分析哪些化合物同步上升或下降，作者发现了一簇紧密相关的倍半萜和倍半萜醇，这些分子共享共同的碳骨架。这些气体在清晨达峰——植物水流和蒸发最强的时候——而在中午迅速下降，暗示它们的释放主要受植物代谢控制，而不仅仅是在空气中被迅速破坏。计算结果表明，仅凭大气化学变化无法解释它们的激增；树木必须提高了自身的合成产量。该模式指向一种在严重高温和干旱下启动的代谢途径，并在水分回归的下一雨季继续活动，直到胁迫减轻后逐渐消退。

对森林和上空天空的影响

作者提出，这些更重、更具反应性的气体是应激防御系统的一部分，帮助植物应对在极端条件下在组织中累积的有害含氧分子。由于这些蒸气更粘性、挥发性更低，它们也可能特别有利于新空气颗粒的形成，细微地重塑干旱期间及之后亚马逊上空的化学成分和颗粒混合。当强厄尔尼诺事件和热浪因气候变化而更频繁时，该研究表明亚马逊的大气“呼吸”可能会向这些重型应激气体倾斜，这将影响云形成、降雨格局以及森林自身的恢复力。

引用: Byron, J., Pugliese, G., de A. Monteiro, C. et al. Intense El Niño provokes production of new reactive volatiles as stress defences in Amazon rainforest. Commun Earth Environ 7, 419 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03597-7

关键词: 亚马逊雨林, 厄尔尼诺, 挥发性有机化合物, 干旱胁迫, 大气化学