淡水湖泊已經排放了全球四分之一的碳,而氣候變化可能會使這一數字翻倍

淡水湖泊已經排放了全球四分之一的碳,而氣候變化可能會使這一數字翻倍 一個湖在班夫國家公園,亞伯大,加拿大。 謝爾蓋·佩斯特列夫/ Unsplash, CC BY-SA

湖泊和池塘是地球上許多植物的最後安息之所。 河流收集了地球上大部分的死有機物,將其運輸到平靜的水域中。

但是從微觀上看,湖泊絕非平靜。 一個看不見的微生物大都會以這些原木和樹葉為食,產生副產品溫室氣體。

結果,湖泊可能負責了大氣中四分之一的碳,並且還在增加。 新的研究 與我在劍橋,德國和加拿大的同事進行的研究表明,由於氣候變化,未來數十年淡水湖的排放量可能翻倍。

地球上所有已知的生命都是由碳構成的。 當植物和動物的生命盡頭時,細菌和真菌等微生物便會飽餐一頓。 它們以其他生物及其廢物的碳基殘留物為食,這些殘留物統稱為有機物。

作為這場永無止境的盛宴的副產品,微生物將二氧化碳和甲烷等氣體釋放到環境中。 儘管每個微生物釋放的氣體量很少,但它們是地球上最豐富的生物,因此它們會累加起來。 來自太陽光的能量還會破壞有機物質分子之間的化學鍵,從而將較小的分子(例如二氧化碳)釋放到環境中。

淡水湖泊已經排放了全球四分之一的碳,而氣候變化可能會使這一數字翻倍 湖泊和土地不是孤立的系統。 亞倫·伯登/不飛濺, CC BY-SA

其中一些退化發生在森林地面。 但是,掉到地上的許多有機物最終都落入水中。 風,雨和雪將其輸送到湖泊中,或更經常地輸送到湖泊中。

微生物和陽光從湖泊釋放的溫室氣體數量巨大。 最初的估計是 約9% 從地球表面釋放到大氣中的淨碳的總量,也就是地球儲碳過程之上和之上釋放的量。

但是,由於改進了測量方法,最近的研究將這一數字修正為 高達25%。 考慮到湖泊僅約佔 4%的全球陸地.

在未來的幾年中,湖泊將吸收越來越多的有機物供微生物消化。 氣候變暖將帶來 更多森林覆蓋 圍繞湖泊和 更大的比例 與針葉樹(如松樹)相比,闊葉樹(如楓樹和橡樹)的數量更多。

千種形式的碳

為了了解森林的變化將如何改變湖泊在碳循環中的作用,我們在兩個加拿大湖泊中進行了一項實驗。

我們在塑料容器中裝滿了岩石,沙子,粘土以及附近森林中不同數量和類型的有機物。 目的是模仿氣候變化帶來的森林覆蓋率和組成變化。

然後,我們將這些容器浸沒在淺湖水中,這些水中最有可能積聚有機物,並對其進行了三年的監測。

使用新技術來分析水的碳化學, 我們發現 那些模擬未來幾十年森林生長水平的容器導致的1.5和2.7之間的溫室氣體排放量是模擬當今森林狀況的條件的兩倍。

水中有機物的無形多樣性是導致這種增長的最重要因素,甚至比微生物的多樣性和有機物的總量更為重要。

此結果的可能解釋是,相同的微生物可以以許多不同類型的分子為食。 因此,隨著水中碳基化合物數量的增加,微生物有更多的方式餵養和釋放溫室氣體。

淡水湖泊已經排放了全球四分之一的碳,而氣候變化可能會使這一數字翻倍 他們遲早會去湖邊。 亞倫·伯登/不飛濺, CC BY-SA

僅有機物多樣性的增加就足以使溫室氣體濃度增加約50%。 但是在深色水域中,這種影響的大小幾乎翻了一倍– 在大多數湖泊中預期的情況 氣候變化帶來了更多的樹木覆蓋。

準確追踪碳如何從陸地到大氣的行程對於預測氣候變化的速度並減輕其影響至關重要。 通過更好地了解湖泊周圍的植被如何控制水中溫室氣體的濃度,我們的研究可以告知改變我們管理湖泊附近土地的方式是否可以幫助減少碳排放。

例如,我們可能希望在湖邊地區種植較少的香蒲等水生植物,因為它們會產生 更高 溫室氣體的濃度高於森林中的有機物。

還需要充分了解湖泊在碳循環中的作用。 並非所有到達湖泊的有機物都被微生物消化。 一些沉入湖底形成泥濘的沉積物,從而阻止了碳的沉積。 形成的沉積物數量也會隨著氣候變化而增加,但我們尚不知道多少,因此,碳存儲量的增加將在多大程度上抵消湖泊中溫室氣體排放量的增加。

回答這個問題對於提高碳帳戶的準確性以及評估人類平衡它們所需的時間至關重要。

關於作者

全球變化生態學的讀者Andrew J Tanentzap 劍橋大學

本文重新發表 談話 根據知識共享許可。 閱讀 原創文章.

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