美国的森林面临着一段艰难的时期。气候变化使全国各地的气温上升，湿度下降，这对树木来说不是一个成功的组合。
加州大学圣巴巴拉分校和犹他大学的研究人员试图确定我们的森林生态系统在不久的将来会如何发展。作者将美国林务局和植物生理学家收集的数学模型和数据结合起来，了解林地对干旱的脆弱性。他们的研究结果表明，虽然大多数森林有可能适应更热、更干燥的环境，但它们的变化速度不够快，无法避免即将到来的压力。这项研究发表在《全球变化生物学》杂志上，是未来森林研究的基准，也是保护和管理的指南。
“我们担心的是，森林变化的速度不够快，无法避免气候变化造成的水资源压力增加，”该研究的第一作者、加州大学圣迭戈分校地学系的助理项目科学家格雷格·奎廷(Greg Quetin)说。“但还是有希望的，因为美国大陆的大多数森林都有足够的功能多样性，可以通过物种组成的变化来提高它们的抗旱性。”
森林有几种方法可以适应干燥的环境。单个树木可以改变它们的活动、生理和基因表达，以适应它们面临的新环境。已经存在于生态系统中的耐旱物种也会变得更占优势。森林的组成也会发生变化，当更脆弱的物种死亡时，更顽强的物种会迁移进来。进化也可以通过自然选择改变物种，尽管这种影响在下个世纪对这种长寿的生物来说将是微不足道的。
Quetin和他的合著者调查了该国森林中已经存在的特征和物种是否足以使它们适应未来的气候变化而不会造成大范围的死亡。大部分数据来自森林清查和分析项目，这是一个由美国林务局管理的关于美国林地状况的综合数据库，自2000年以来已经标准化。该数据库包括记录树木位置、种类、大小、密度和健康状况以及树木生长、死亡率和采伐情况的森林清查图。Quetin和他的同事还使用了木质部功能性状数据库(Xylem Functional Traits Database)的数据，该数据库收集了树木生理和水力性状的测量数据，并将该数据库与森林清单(Forest Inventory)进行了交叉参考。
最后，研究小组开发了一个模型来模拟森林对不断增加的水资源压力的反应。该模型预测光合作用(或二氧化碳输入)、呼吸作用和生长(二氧化碳输出)，以及植物压力。他们还采用了一种优化技术来研究叶面积的变化如何调节环境条件变化引起的压力。
“迄今为止的所有数据都表明，叶面积只是单个树木可以用来应对水资源压力的最大杠杆，”合著者、生态、进化和海洋生物系助理教授李·安德雷格(Lee Anderegg)说。干旱地区的森林往往树冠较少，而潮湿地区的森林可以提供厚厚的树叶。
研究人员发现，美国的许多森林都有适应能力。该模型显示，美国大陆88%的森林具有适应气候变化的特征和物种多样性，而且它们正在开始适应气候变化。然而，大多数动物并没有像模型预测的那样迅速适应，以避免水压力增加和随后的死亡率。
“令人担忧的是，我们没有看到我们的模型预测需要发生的必要转变，”合著者、地理系助理教授安娜·特鲁格曼说。“但我认为仍有希望的空间。”例如，生物多样性因其缓冲气候变化对特定森林的影响的能力而脱颖而出。
“正如我们所知，树木是缓慢移动的，”特鲁格曼继续说道。“我在《指环王》(the Lord of the Rings)中看到了这些树人的步伐。”
“他们目前仍在举行Entmoot，”安德雷格补充说。
较高的二氧化碳浓度在研究小组的计算中引入了一个混淆因素。植物通过吸收二氧化碳的气孔失去水分。因此，如果大气中有更多的二氧化碳，植物可以减小这些孔开口的大小，仍然可以获得光合作用所需的碳。这减少了从叶子中逸出的水分。
但安德雷格解释说，在气候变暖的情况下，大气也会变得更加干燥，因此树叶会失去更多的水分。这是一个复杂的系统，有很多不确定性和补偿因素，需要细致入微的模型来解开。正如作者在之前的一篇论文中发现的那样，运输这些水所涉及的能量远非可以忽略不计。
该团队现在正在收集他们自己的数据，研究红杉国家公园气候驱动的火灾后树木的生理变化，试图从经验上验证树木可以在多大程度上调节它们的生理。作者还在研究树木是否可以通过改变叶面积来完全避免未来的水压力，以及最大化碳增益或压力规避是否更有局限性。
森林已经开始发生变化。随着大气变得更加干燥，稀疏的树冠将变得更加普遍。林地也可能有不同于历史上的物种混合。这些因素也都会影响森林碳储量。森林目前吸收了大约30%的人为排放，但该组织最近发现，在气候变化的影响下，这一比例可能会下降。
鼓励森林适应环境的管理战略至关重要。安德雷格说:“我们不应该把这些森林看作是静态的东西——需要像现在这样存在——而是作为健康的东西，需要随着气候的变化而变化。”促进渐进式变化将有助于防止突然的灾难性变化，如野火和死亡，这些变化对森林、野生动物和生活在附近的人们有害。
资源管理者可以开始种植更多耐旱物种的地区，并进行规定的焚烧，以促进健康的林地。但最重要的是，我们需要减缓气候变化，作者说。
我们的未来取决于社会的排放轨迹。奎廷指出，适应气候变化并不比减缓气候变化容易。更少的气候变化意味着更少的适应需要。
