今天，北半球的树会一起长大！但这可能不是什么好事
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窗外的树，春天变绿秋天变黄冬天变秃，这是大家习以为常的景象。似乎我们也已经习惯了，它们会从小树长成大树。
图片来源：veer图库
如果告诉你，北半球的树会在每年的今天（6月5日）一起开始长大，你会不会吃惊？
树是怎么长大的
在冬季，树木一般处于休眠或生长相对停滞状态。但当春天到来时，气温逐渐回暖，日照时间增加，降雨增多。充足的温度、光照和水分可以促进树木生长。
树木细胞的分裂和生长活动，促使树木苏醒并开始长出新的枝条、芽和叶片。树皮之下，树木通过光合作用获得的碳水化合物主要被树木形成层活动所消耗，并固存在木质部中，木质部细胞经过分裂、增大，细胞壁增厚等过程，就完成了树木的径向生长。
然而，不同的树种对温度的需求略有不同，有些树木需要更高的温度才会开始生长。随着全球变暖导致的气温整体上升，树木的生长会受到哪些影响呢？
全球变暖，两个日期成为成长关键期
气温整体上升后，可能使得树木在冬季的休眠期更短，从而导致春天树木苏醒的时间提前。目前已经有不少观测证实，随着气温上升，植物的芽、叶、花等初生组织发生了物候变化，比如花期提前、花期持续时间缩短等。
发芽展叶开花等过程是肉眼可见的，观察它们受温度的影响比较容易。树木的木质部细胞活动同样遵循着一定的生物节律，但人们目前对此还知之甚少，因为无法肉眼直接看到树皮之下的细胞生长。目前，研究人员可以通过微树芯（Microcoring）方法进行监测。已有研究也证实木质部细胞生长对温度十分敏感，随温度升高发生了物候提前。
微树芯是什么
微树芯技术是一种新兴的树木生长研究方法，它通过每周采集树干木质部的微样芯，并制作生物切片来实时监测整个生长季的树干形成层细胞分裂活动以及木质部的形成过程（参见微树芯采样视频）。
视频来源：YouTube Ecology Ngātahi 频道
微树芯的核心特点在于非破坏性和实时监测的能力。通过微样的方式，研究者可以对树木的年轮进行精确的生理生态学分析，而不必对树木造成实质性的伤害。这一技术对于研究树木如何在不同的环境条件下生长，以及如何响应全球变化具有重要意义。
然而，全球变暖加剧导致气候系统发了一系列的变化，包括温度波动的频率和强度增加，并表现为更频繁的极端天气事件，如热浪、寒潮、干旱或暴雨等。对植物来说，情况更为严峻，比如春天升温之后，植物刚刚开花就遇到低温阴雨，就会影响植物的生长发育。
对温度敏感的树木木质部细胞，面对温度的波动变化会采取什么策略？简单来说，它们把“长大的密码”从三个改成了两个。
我们通过全球联网的合作研究，对分布横跨北半球，包含寒带、温带、亚热带和地中海地区75个研究样地的814棵针叶树进行每周或每两周（1998 - 2016）的监测分析，惊奇地发现了木质部细胞分化和生长活动响应温度波动变化的方式。也就是，随着温度波动的幅度增加，木质部春季物候存在趋同现象，即木质部细胞倾向于在一年中的6月5日开始增大，而从夏至日开始细胞壁增厚。
木质部细胞增大和细胞壁增厚随温度波动变化的趋势（图片来源：参考文献）
有意思的是，这两个日期与中国的两个节气颇为吻合。
芒种大约在每年的6月5日。古人通过长期的观察和实践，逐渐总结出在芒种时节，天气逐渐变热，雨水充沛，为农作物的生长提供了良好的条件。正如农谚和诗歌所写的，“芒种芒种，水打田垅”“时雨及芒种，四野皆插秧”（宋-陆游《时雨》），从芒种这天起北半球大部分地区雨水开始增多，而木质部细胞增大需要充足的水分来产生膨压，丰沛的雨水有利于细胞增大。另一方面，细胞壁增厚则更依赖于植物光合产物，夏至日这天太阳直射地面的位置到达一年的最北端，即北回归线附近，所以这一天是北半球夜最短、昼最长的日子，正是全年中光照最强的时候，有利于增强光合作用。
微树芯采样和木质部细胞生长观测
（图片来源：参考文献）
研究人员认为，在温度波动大，也就是温度不可预测的时候，树木对温度变化的响应减弱，转而去寻找更稳定的水分和光照信号，即分别趋向芒种和夏至日来启动木质部细胞生长。在生态系统的长期发展过程中，这种相对安全和保守的生长策略能确保有树木充足水分和光照维持生长，同时免受霜冻等影响。
树木一起长大，会有什么影响？
这些有趣的新发现提示人们，在未来全球范围内极端气候频发、温度波动增大的背景下，树木木质部春季物候可能会发生趋同，即在6月5日和夏至日前后分别开始细胞增大和细胞壁加厚。
这也表明，森林响应气候变暖的程度可能不如预期那么大，而且物候趋同可能会增加树木对水分、养分等资源的竞争，进而改变森林的优势树种丰度、组成结构和生产力等。
该研究填补了树木生长与气候变异反馈领域的空白，为树木生理学家、森林生态学家和气候学家提供了新的视角。在此基础上，也许未来我们将能更加准确的找到并更好识别树皮之下藏着的木质部“生物钟”，增进我们对“自然之道”的理解。
参考文献
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作者：张亚玲
作者单位：中国科学院华南植物园
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