科学家在自然界中发现新型高效碳捕捉木材

郁金香树次生细胞壁内部微纤维的扫描电子显微镜图像

在减少大气碳含量，从而减轻温室气体对地球迅速变暖的影响的斗争中，树木是一个强大的盟友。根据植树节基金会的数据，一棵成年树每年可以吸收空气中超过 48 磅的二氧化碳，一英亩的成年树可以吸收一辆汽车行驶 26,000 英里（约 42,000 公里）所产生的二氧化碳。

郁金香树是一种特别擅长清除空气中碳的树木，它由两个树种组成：Liriodendron tulipifera和Liriodendron chinense，前者在北美大量生长，后者在中国中部和南部生长茂盛。这些树是玉兰的古老亲戚，可以迅速长到 100 多英尺高。

最近，波兰雅盖隆大学（JU）和英国剑桥大学的研究人员从剑桥大学植物园中采集了 33 种不同树种的样本。然后，他们用氮气浴冷冻了这些样本，并在低温扫描电子显微镜下进行观察。当他们取到郁金香树样本并检查其次生细胞壁时，他们发现了一种完全不同的木材。

"木材的主要构件是次生细胞壁，正是这些细胞壁的结构赋予了木材密度和强度，而这些正是我们建筑所依赖的，"该研究的主要作者、来自联合大学的扬-罗扎科夫斯基（Jan Łyczakowski）说。"次生细胞壁也是生物圈中最大的碳储存库，这使得了解它们的多样性变得更加重要，以推进我们的碳捕获计划，帮助减缓气候变化。"

春天盛开的北美郁金香树种

在所有树种中，次生细胞壁中都有一种被称为大纤维的长管状纤维，用于固定木质细胞。这些纤维由纤维素链组成，赋予树木稳定性。

研究小组在研究过程中发现，被子植物（通常是橡树和樱桃等硬木树种）的大纤维直径平均约为 17 纳米。而在裸子植物（通常是松树或雪松等软木）中，微纤维的平均直径为 29 纳米。而郁金香树的微纤维直径约为 20 纳米，正好介于这两种著名木材之间。研究人员将这种既不硬也不软的木材称为"中材"。

研究人员认为，郁金香树次生细胞壁的独特结构不仅是其快速生长的原因，而且他们认为这种结构可能是为了应对大约 3000 万到 5000 万年前大气中碳含量的迅速下降而进化而来的。他们认为，随着光合作用中可利用的二氧化碳越来越少，树木发展出了这些独特的细胞结构，以尽可能多地吸收二氧化碳。这使得它们能够很好地帮助减少目前大气中过量的二氧化碳气体，并可能帮助科学家了解如何更大程度地利用树木来应对气候变暖。

Łyczakowski说："众所周知，两种郁金香树的锁碳效率都非常高，它们的粗大纤维结构可能是一种适应性，可以帮助它们在大气中的碳供应减少时更容易地捕获和储存更多的碳。郁金香树最终可能会成为碳捕集种植园的有用之材。一些东亚国家已经在使用Liriodendron种植园来有效锁住碳，我们现在认为这可能与它新颖的木材结构有关。"

研究成果发表在《新植物学家》（New Phytologist）杂志上。