南洋杉解开气孔计数法之困

Wollemia nobilis的嫩枝

气孔是植物叶表面吸收二氧化碳和排出水分的微小通路，有一种测算古代大气中二氧化碳含量的方法就是利用叶表面的气孔数。气孔数会随着二氧化碳含量的增加而减少。这种方法看似有效，而实际上由于多数植物有阈值限制而存在不少问题。

不同植物种类间气孔数量与二氧化碳含量的对应关系各不相同。那么如何确定这种对应关系呢？一是可以通过在实验室控制二氧化碳含量的情况下培养不同的植物，二是观测过去200年的腊叶标本并与气候记录对比而来。

只要拥有现代仍存活植物种类的地方，气孔计数法的结论都准确无误。这种方法相对便宜，同时它拥有较高的分辨率，对于理解诸如大灭绝或全球碳循环扰动这类快速气候事件有重要的意义。不过，气孔计数法仍存在不足，当大气中二氧化碳含量超过0.04%时，气孔数量到达底值便不再减少，这种阈值限制严重阻碍了科学家对于高二氧化碳含量时期的研究，而这种时期却正是科学家们最感兴趣的。

南洋杉（Araucarias）的出现拯救了科学家。南洋杉现今分布局限，但在2亿年前的恐龙时代却是森林的主要树种。那时大气中二氧化碳含量比现在高，气孔计数法不能适用，南洋杉便成为了科学家了解当时大气成分的重要途径。

不过，科学家还不清楚南洋杉与二氧化碳含量之间的对应关系。因此，意大利学者Matthew Haworth和他的同伴对南洋杉腊叶标本的气孔数进行了研究。同时，他们还在可控环境下培养了三种南洋杉（Araucaria bidwillii，Agathis australis，Wollemia nobilis），从中了解到了它们如何在古代及现代应对二氧化碳的变化。其中，对Wollemia nobilis的研究最为关键。Wollemia nobilis被认为在150万年前已经灭绝，但在1994澳大利亚悉尼附近又发现了它的存在。

研究结果令人激动，与其他拥有阈值限制的植物不同，南洋杉在二氧化碳含量超过0.04%的时候，气孔数量仍能随着二氧化碳含量的增长而下降了11-25%，这样的下降幅度是非常显著的。这表明，另一扇门向科学家们打开了，恐龙时代二氧化碳含量的测定已不再困难。

化石网 歆塬