WikiEdge:ArXiv-2409.09765

• 标题：On the mechanism of thermal self-regulation of trees: a kind of homeothermic observation
• 中文标题：关于树木热自我调节机制的研究：一种恒温观察
• 发布日期：2024-09-15 15:23:29+00:00
• 作者：Jean-Baptiste Boulé, Jean de Bremond d'Ars, Vincent Courtillot, Marc Gèze, Dominique Gibert, Jean-Louis Le Mouël, Fernando Lopes, Alexis Maineult, Pierpaolo Zuddas
• 分类：physics.bio-ph, physics.geo-ph
• 原文链接：http://arxiv.org/abs/2409.09765v1

摘要：毫无疑问，全球各地的地表温度差异很大，无论时间尺度或潜在原因如何。自1850年以来，我们观察到全球地表温度异常的平均增加为1.2$^{\circ}$，中位数增加为0.7$^{\circ}$：这个总体差异掩盖了显著的区域差异。现在，近60%的世界人口居住在城市地区，尽管植被在调节热环境（例如通过树冠提供的遮荫）中起着重要作用，但这些地区的植被覆盖已经显著减少。在巴黎的一片树林（法国）对树木进行连续的电气和热测量，显示并量化了树冠并非是防止热浪的唯一保护者；我们还必须考虑树干的作用。很明显，这些树干可能通过调节地下水的吸收（其地热稳定性在仅一米深的地方就得到了很好的证实）来自我调节。这个定量观察在我们的城市规划中不应被忽视。

问题与动机

作者面对的研究问题包括：

• 全球表面温度变化对树木生长环境的影响：研究探讨了全球表面温度自1850年以来平均上升1.2℃，中位数上升0.7℃对树木生长环境的影响，以及这种温度变化在不同地区的差异性。
• 城市化对植被覆盖和树木热环境调节功能的影响：分析了城市地区植被覆盖减少对树木调节热环境功能的影响，尤其是在城市热岛效应下树木的作用。
• 树木自身热调节机制的探索：研究了树木，特别是树干部分，如何通过可能调节地下水的吸收来实现热自我调节。
• 树木热调节对城市规划的意义：讨论了树木热调节功能的发现对于城市规划和城市绿化的潜在影响和重要性。

背景介绍

这篇文献的背景主要集中在以下几个方面：

1. 全球表面温度变化：
   • 从1850年以来，全球表面温度异常平均上升了1.2°C，中位数上升了0.7°C，这表明不同地区存在显著的区域差异。
   • 随着全球近60%的人口居住在城市地区，植被覆盖显著减少，而植被在调节热环境中扮演着重要角色，例如通过树冠提供的遮荫。
2. 树木在城市热环境中的作用：
   • 树木的树冠和树干在抵御热浪中的作用被量化，表明树木可能通过调节地下水的吸收来实现自我调节，这种地热稳定性在一米深的深度处已经得到了很好的证实。
   • 这些定量观察结果对于城市规划具有不可忽视的重要性。
3. 树木生理监测的缺乏：
   • 尽管植物，尤其是树木对温度波动的适应性具有重要的科学意义，但关于树木在经历温度变化时的定量生理监测的文献却很少。
   • 本研究旨在通过持续的电学和温度测量，探讨树木在温度变化下的生理响应。
4. 树木电位和温度的相互作用：
   • 先前的研究已经表明，树木中的树液流动可以产生自发的电信号，这种电信号与树液流动相关，并且与地球潮汐现象有关。
   • 通过在巴黎的一个生态园内建立的地学观测站，对树木进行实时监测，进一步研究了树液流动、电位变化与温度调节之间的关系。

章节摘要

这篇论文是关于树木热自我调节机制的研究，论文的主要内容可以概括如下：

1. 引言：介绍了全球表面温度变化的背景，以及城市化导致植被覆盖减少的问题。论文指出，树木在调节热环境中扮演重要角色，尤其是通过树冠提供的遮荫。研究通过在巴黎的一片树林中对树木进行连续的电学和热学测量，发现树干可能通过调节地下水的吸收来实现自我调节，这种地下水在一米深的地层中具有很好的地热稳定性。
2. 研究背景与目的：论文讨论了气候周期的变化，以及树木种类和数量随气候和纬度变化的适应性。研究的目的是定量监测树木在温度变化下的生理反应，特别是树木如何通过电生理信号响应温度波动。
3. 方法与数据获取：介绍了位于巴黎自然历史博物馆内的生态园作为观测点，以及使用Granier探针、不锈钢电极和铂金属探针进行的实时监测。详细描述了测量树木树干、土壤和空气温度的设备和方法。
4. 温度时间序列研究：分析了一棵橡树一年内的温度数据，发现树木内部的平均温度在不同季节中表现出惊人的稳定性，并与土壤温度存在一定的关联。通过奇异谱分析（SSA）方法提取了树木内外的日温度变化，发现树木显示出类似恒温动物的温度自我调节能力。
5. 讨论与结论：论文讨论了树木在城市气候调节中的潜在作用，强调了在城市规划中考虑树木热自我调节机制的重要性。研究结果表明，树木通过调节地下水的吸收来实现热自我调节，这对于理解和预测城市森林对气候变化的响应具有重要意义。