从空气到石头:对抗气候变化的无花果树

肯尼亚榕树确实能将自身部分组织转化为石头状物质,它们利用微生物将内部晶体转换为类似石灰石的沉积物,这一过程不仅能固存碳、改善周边土壤性质,同时仍能正常结果——这预示着气候变化应对武器库中可能增添一种美味的新成员。

这项研究将于本周在布拉格举行的戈尔德施密特会议上发布。

这些原产于肯尼亚的树木是首批被证实拥有这种能力的果树之一,这种能力被称为草酸盐-碳酸盐途径。

所有树木都利用光合作用将CO2转化为有机碳,从而形成它们的树干、树枝、树根和树叶;这就是为什么植树被视为一种潜在减少CO2排放的手段。

某些树木也利用CO2来制造草酸钙晶体。当树木部分腐烂时,这些晶体会被特定的细菌或真菌转化为碳酸钙——这是一种与石灰岩或白垩相同的矿物质。这会提高树木周围土壤的pH值,同时增加某些养分的有效性。土壤中碳酸钙中的无机碳通常比有机碳的寿命长得多,使其成为一种更有效的CO2固存方法。

苏黎世大学(UZH)的高级讲师Mike Rowley博士将在戈尔德施密特会议上展示这项研究。他说:“我们了解草酸盐-碳酸盐途径已有一段时间,但其固碳潜力尚未得到充分考虑。如果我们为了农林复合而植树,利用它们将CO2作为有机碳储存的能力,同时生产食物,我们可以选择那些能提供额外益处的树木,即也能以碳酸钙的形式固存无机碳。”

来自苏黎世大学、肯尼亚内罗毕技术大学、Sadhana Forest、劳伦斯伯克利国家实验室、加州大学戴维斯分校以及纳沙泰尔大学的这个团队,研究了在肯尼亚桑布鲁郡种植的三种榕树。他们确定了在距树木多远处形成了碳酸钙,并识别了参与此过程的微生物群落。通过在斯坦福同步辐射光源进行的同步加速器分析,他们发现碳酸钙既在树干外部形成,也在木材更深处形成。

Rowley博士解释说:“随着碳酸钙的形成,树木周围的土壤变得更加碱性。碳酸钙既在树木表面形成,也在木材结构内部形成,这很可能是微生物分解了表面的晶体,并穿透到树木更深处。这表明,无机碳在木材中的固存深度比我们之前认识到的要深。”

在研究的三种榕树中,科学家发现Ficus wakefieldii(韦克菲尔德榕)在以碳酸钙形式固存CO2方面最为有效。他们目前正计划通过量化其水分需求和果实产量,并更详细地分析在不同条件下可以固存多少CO2,来评估该树种对农林复合的适用性。

大多数关于草酸盐-碳酸盐途径的研究都是在热带栖息地进行的,并集中在不生产食物的树木上。被确认具有活跃草酸盐-碳酸盐途径的第一种树木是Iroko (Milicia excelsa,大绿柄桑)。它在其生命周期中可以在土壤中固存一吨碳酸钙。

草酸钙是最丰富的生物矿物之一,许多植物都会产生这种晶体。将草酸钙转化为碳酸钙的微生物也广泛存在。

“在较干燥的环境中更容易识别碳酸钙,”Rowley博士解释说。“然而,即使在较湿润的环境中,碳仍然可以被固存。到目前为止,已经识别出许多可以形成碳酸钙的树种。但我们相信还有更多。这意味着,当我们为林业或水果收成而植树时,草酸盐-碳酸盐途径可能是一个重要的、尚未充分开发的、有助于减少CO2排放的机会。”

戈尔德施密特会议是世界最重要的地球化学会议。它是欧洲地球化学协会和美国地球化学学会的联合大会,预计将有4000人出席。会议将于2025年7月6日至11日在捷克共和国布拉格举行。