5月24日出版的《自然》杂志发表了美国著名杜克大学的几位植物学家和生态学家的一份最新实验报告。7年前，这几位科学家在杜克大学校区附近选择了两片森林，开始了评估树木吸收二氧化碳能力的实验。据推算，到2050年，排放到大气中的二氧化碳量将比现在增加35%～50%。于是，他们就在第一组森林中不断施放二氧化碳浓度为560ppm（ppm为百万分之一）的气体，以模拟50年后的浓度水平；第二组森林则保持目前正常的二氧化碳水平，即浓度在365ppm左右。
在实验开始的前两年里，第一组森林的树木在高浓度二氧化碳下生长明显加快，生长速度比第二组森林的树木大约快25%。但两年后，生长速度却在很短的时间内迅速下降，最终和第二组森林的树木的生长速度基本持平。分析原因，主要是土壤中的养分，特别是氮养分随着树木的迅速生长而消耗殆尽。
实验结果显示，树木生长需要阳光、水分、养分等多种因素，缺一不可，森林可以在短期内加速吸收二氧化碳，但因为土壤中的养分无法配套供应，所以从长期来看，无法指望森林会消化掉50年后增加的50%的二氧化碳。另外，科学家们在跟踪观察二氧化碳在树木生长过程中的作用后发现，树木吸收的二氧化碳主要是对树叶的生长起作用，对树干的作用则不明显。这样带来的最要命的后果是，树叶脱落以后会慢慢腐烂，它所吸收的二氧化碳在3年内将几乎全部回到大气中，而并非像以前人们所说的那样，会留在土壤里。
主持这项实验的杜克大学生物学教授戴维·埃斯沃斯对这一结果评价说：“如果这一结果在全球植被生态中被普遍证实，人们就不得不对环境问题进行再思考了。”目前，已经有实验表明，热带树木与其他地区的树木相比，对二氧化碳的吸收能力相对更低一些。
外界对这份报告给予了极大关注。美国伊利诺伊大学的一位植物学家说，这一结果的“潜在重要性”会越来越明显，它彻底推翻了人们的传统观念。
尽管森林在涵养水源、防止水土流失、调节气候等方面都有无可替代的作用，但在大量消化二氧化碳的能力上，人们不能太乐观。参与这项实验的另一位生态学教授拉姆·奥林认为，这一实验结果的重要性就在于此。他说，也许人们只能从减少二氧化碳气体的排放量入手来解决温室效应问题了，这将使全球的环保问题变得更为复杂，利益冲突更为尖锐。
缅因州鲍登大学的科学家对火炬松的研究则发现，在二氧化碳浓度较高的环境里，落叶分解并释放出二氧化碳的速度也更快。树木吸收的碳有一半储藏在树叶中，树叶掉落后有的迅速分解，重新向大气中释放出二氧化碳，有的缓慢被土壤吸收。树叶分解速度加快，将使森林本身的碳沉降能力大打折扣。
在营养或温度等因素的影响下，环境变化甚至可能使一个生态圈由二氧化碳吸收者变成污染源。认为只要多种植树木就可以肆无忌惮地排放二氧化碳的想法，会导致决策者制定错误的环境政策，损害人类为遏制全球变暖作出的努力。
减少二氧化碳的排放量，一直是国际间一个极为敏感的问题。去年的海牙国际环保会议不欢而散，美欧之间争执的关键问题就是二氧化碳排放标准。美国坚持认为，对发达国家排放量的限制应当考虑到森林对二氧化碳的吸收因素。如果考虑这一因素，对50年后的前景就不必过于悲观，对发达国家的二氧化碳排放标准的要求就不必过于苛刻。现在，这项最新的实验成果可以说正击中了美国的要害。果真如此，美国将不能以森林为借口来逃避自己的责任，而全球只能进一步严格限制二氧化碳的排放量，这又将直接影响到世界各国经济的发展。
生态系统与生态循环
生态系统的概念
生态系统是生态学的一个概念。生态学是一门研究生物和其生活环境的相互关系的科学，是生物学的主要分支。
一个物种在一定空间范围内的所有个体的总和在生态学里称为种群（population），所有不同种的生物的总和为群落（community），生物群落连同其所在的物理环境共同构成生态系统（ecosystem）。生态系统就是生命系统和环境系统在特定空间的组合，其特征是系统内部以及系统与系统外部之间存在着能量的流动和由此推动的物质的循环。例如，森林、草原、河流、湖泊、山脉或其一部分都是生态系统；农田、水库、城市则是人工生态系统。生态系统具有等级结构，即较小的生态系统组成较大的生态系统，简单的生态系统组成复杂的生态系统，最大的生态系统是生物圈。
生态系统的结构
任何一个生态系统都由生物群落和物理环境两大部分组成。阳光、氧气、二氧化碳、水、植物营养素（无机盐）是物理环境的最主要要素，生物残体（如落叶、秸杆、动物和微生物尸体）及其分解产生的有机质也是物理环境的重要要素。物理环境除了给活的生物提供能量和养分之外，还为生物提供其生命活动需要的媒质，如水、空气和土壤。而活的生物群落是构成生态系统精密有序结构和使其充满活力的关键因素，各种生物在生态系统的生命舞台上各有角色。
生态系统的生命角色有三种，即生产者、消费者和分解者，分别由不同种类的生物充当。生产者吸收太阳能并利用无机营养元素（C、H、O、N等）合成有机物，将吸收的一部分太阳能以化学能的形式储存在有机物中。生产者的主体是绿色植物，以及一些能够进行光合作用的菌类。由于这些生物能够直接吸收太阳能和利用无机营养成分合成构成自身有机体的各种有机物，我们称它们是自养生物。消费者是直接或间接地利用生产者所制造的有机物作为食物和能源，而不能直接利用太阳能和无机态的营养元素的生物，并最终还原为植物可以利用的营养物。消费者和分解者都不能够直接利用太阳能和物理环境中的无机营养元素，我们称它们为异养生物。值得特别指出的是，物理环境（太阳能、水、空气、无机营养元素）、生产者和分解者是生态系统缺一不可的组成部分，而消费者是可有可无的。这一点可以在图2～2中得到直观的反映。
生态系统的物质循环
在生态系统中，物质从物理环境开始，经生产者、消费者和分解者，又回到物理环境，完成一个由简单无机物到各种高能有机化合物，最终又还原为简单无机物的生态循环。通过该循环，生物得以生存和繁衍，物理环境得到更新并变得越来越适合生物生存的需要。在这个物质的生态循环过程中，太阳能以化学能的形式被固定在有机物中，供食物链上的各级生物利用。
生物维持生命所必需的化学元素虽然为数众多，但有机体的97%以上是由氧、碳、氢、氮和磷五种元素组成的。作为物质循环的例子，下面分别介绍碳、氮和磷的生态循环过程。
①碳循环
碳是构成生物原生质的基本元素，虽然它在自然界中的蕴藏量极为丰富，但绿色植物能够直接利用的仅仅限于空气中的二氧化碳（CO2）。生物圈中的碳循环主要表现在绿色植物从空气中吸收二氧化碳，经光合作用转化为葡萄糖，并放出氧气（O2）。在这个过程中少不了水的参与。有机体再利用葡萄糖合成其他有机化合物。碳水化合物经食物链传递，又成为动物和细菌等其他生物体的一部分。生物体内的碳水化合物一部分作为有机体代谢的能源经呼吸作用被氧化为二氧化碳和水，并释放出其中储存的能量。由于这个碳循环，大气中的CO2大约20年就完全更新一次。
②氮循环
在自然界，氮元素以分子态（氮气）、无机结合氮和有机结合氮三种形式存在。大气中含有大量的分子态氮。但是绝大多数生物都不能够利用分子态的氮，只有象豆科植物的根瘤菌一类的细菌和某些蓝绿藻能够将大气中的氮气转变为硝态氮（硝酸盐）加以利用。植物只能从土壤中吸收无机态的铵态氮（铵盐）和硝态氮（硝酸盐），用来合成氨基酸，再进一步合成各种蛋白质。动物则只能直接或间接利用植物合成的有机氮（蛋白质），经分解为氨基酸后再合成自身的蛋白质。在动物的代谢过程中，一部分蛋白质被分解为氨、尿酸和尿素等排出体外，最终进入土壤。动植物的残体中的有机氮则被微生物转化为无机氮（氨态氮和硝态氮），从而完成生态系统的氮循环。
③磷循环
磷是有机体不可缺少的元素。生物的细胞内发生的一切生物化学反应中的能量转移都是通过高能磷酸键在二磷酸腺苷（ADP）和三磷酸腺苷（ATP）之间的可逆转化实现的。磷还是构成核酸的重要元素。磷在生物圈中的循环过程不同于碳和氮，属于典型的沉积型循环。生态系统中的磷的来源是磷酸盐岩石和沉积物以及鸟粪层和动物化石。这些磷酸盐矿床经过天然侵蚀或人工开采，磷酸盐进入水体和土壤，供植物吸收利用，然后进入食物链。经短期循环后，这些磷的大部分随水流失到海洋的沉积层中。因此，在生物圈内，磷的大部分只是单向流动，形不成循环。磷酸盐资源也因而成为一种不能再生的资源。
