巖雪松

美國《自然》雜志上發(fā)表了一項研究結(jié)果，認(rèn)為植物是地球陸地水循環(huán)的主導(dǎo)力量。根據(jù)該項研究指出，大氣中80%～90%的水蒸氣來源于陸地本身的蒸散發(fā)，這與以前人們的估計大不相同。

這一發(fā)現(xiàn)意味著，植被情況將是未來人類淡水獲得的重要依據(jù)，尤其是將來人類會向空氣中釋放更多的二氧化碳?xì)怏w，而二氧化碳是一種吸收熱量的氣體，它會改變植物生長的基本條件。農(nóng)業(yè)已破壞了原有地球生物圈的結(jié)構(gòu)，在陸地水循環(huán)的研究中，不能忽視人類農(nóng)業(yè)這一重要人為因素，因為地球上40%的土地由農(nóng)田和牧場組成。

總而言之，要了解有多少水能夠進(jìn)入河流，科學(xué)家們需要更好地了解地面上到底都生長了些什么樣的植物?！拔覀儜?yīng)該關(guān)注植物的生態(tài)變化，因為人類的土地利用方式和生態(tài)系統(tǒng)的變化，將會決定人類的未來之水?！敝饕芯咳藛T美國新墨西哥大學(xué)的博士生斯科特·杰斯喬克說。

蒸發(fā)和蒸騰

植物生長需要水，這一點很明顯，這正是美國干旱西部的土地管理者花費數(shù)百萬美元，以清除河邊鹽雪松和其他吸水植物群落，以增加河流流量的原因。但是杰斯喬克和他的研究團(tuán)隊卻驚奇地發(fā)現(xiàn)，全球植物每年蒸散發(fā)所產(chǎn)生的水量大約有100個密西西比河的徑流量那么多?！爱?dāng)我們知道有多少水量經(jīng)過植物的時候，我們會感受到震驚?！苯芩箚炭苏f。

液體水蒸氣進(jìn)入大氣層主要有兩種方式，要么是通過土地和水體的蒸發(fā)，要么是通過植物葉和莖的蒸騰作用。而植物的蒸騰作用所造成的水量損失主要受制于植物的生物調(diào)控，即植物葉面氣孔的開閉，而植物葉面氣孔的開閉又受氣候等因素的影響，例如溫度、風(fēng)速和濕度等。

土地和水體的蒸發(fā)，以及植物葉和莖的蒸騰作用，這兩種水循環(huán)的測量方式都是使用同一種方式進(jìn)行測量的，即蒸散發(fā)測量。

自下而上

人們一直在研究蒸散發(fā)的精確測量，但早期的研究也僅限于氣候模型，所計算的蒸散發(fā)量結(jié)果只介乎總蒸散量的20%～65%。然而，在杰斯喬克的最新的研究中，研究人員試圖使用自下而上的方法進(jìn)行測量，他們分析水分子中氫和氧同位素的含量，這些水分子樣品涵蓋世界主要的河流和湖泊。

氫和氧是組成水分子的兩個重要元素，而同位素是一種元素的另一種存在形式。無論是土地和水體的蒸發(fā)，還是植物葉和莖的蒸騰作用，同位素都能夠進(jìn)行很方便的跟蹤。蒸騰作用改變了水中氫和氧的組合，這樣就留下了所經(jīng)過的印跡，而土地和水體的蒸發(fā)卻不能改變水分子的同位素結(jié)構(gòu)。根據(jù)這個關(guān)鍵性的差異，科學(xué)家可以判斷哪些水是來自地面和水面蒸發(fā)，哪些水是來自植物的蒸騰作用。杰斯喬克說，使用同位素對水的蒸散發(fā)進(jìn)行研究的思想可以追溯到20世紀(jì)70年代，但是，這項研究產(chǎn)生的結(jié)果需要推廣到一個更大的規(guī)模才有實際意義，因為流域湖泊的覆蓋的面積僅占地球陸地表面的10%。美國科羅拉多大學(xué)的大衛(wèi)·來恩是一位大氣研究方面的科學(xué)家，他說：“該項研究的數(shù)據(jù)收集方法精巧而有說服力。研究人員在一個封閉的系統(tǒng)中研究一個個的碎片，又將碎片組成起來，成為一個完整的整體?！?/p>

因為碳和水循環(huán)通過植物的光合作用聯(lián)系到了一起，研究人員有一個方法來檢查植物蒸騰作用所釋放的水量：計算與蒸騰作用相關(guān)的二氧化碳的吸收量就知道了植物蒸騰作用所釋放的水量了。

淡水流量

這項研究并沒有考慮海洋上的蒸發(fā)，雖然海洋的蒸發(fā)量是陸地的6～7倍。但是，杰斯喬克說，大部分的海洋蒸發(fā)在到達(dá)大陸以前都以海洋降雨的形式消失了?！皬哪芰科胶夂腿蛩科胶獾慕嵌葋砜矗Ｑ笫顷P(guān)鍵，”他解釋說，“但是，當(dāng)我們只研究地球陸地上這一小部分淡水時，這部分水量只占全球總水量的2.5%左右，海洋作用就可以忽略。我們可以說，植物在陸地的淡水運動中起主導(dǎo)作用，生物圈在陸地水循環(huán)的過程中發(fā)揮了很大的作用，它能決定有多少水能夠進(jìn)入河流?！?/p>

現(xiàn)在，研究人員已經(jīng)建立了新的計算模型，以探討在特定的土地利用或植被變化情況下人類水資源的獲得情況?！拔覀儽纫郧坝懈嗟膯栴}要問，”杰斯喬克說，“人們期望生態(tài)系統(tǒng)向著哪個方向改變？生物圈如何變化，才能使更多的水進(jìn)入河流？”這些都是大問題。人們關(guān)心河流，是關(guān)心河流中的水量，人們之間的河流協(xié)約都是基于水量的，至少在美國西部是這樣的。然而，真正決定河中的水量的卻是植物，植物不僅決定著河中的水量，還決定著河中魚、青蛙等的生態(tài)健康，以及其他生態(tài)經(jīng)濟(jì)的價值。