淡水湖泊已经排放了全球四分之一的碳,而气候变化可能会使这一数字翻倍

淡水湖泊已经排放了全球四分之一的碳,而气候变化可能会使这一数字翻倍 一个湖在班夫国家公园,亚伯大,加拿大。 谢尔盖·佩斯特列夫/ Unsplash, 创用CC BY-SA

湖泊和池塘是地球上许多植物的最后安息之所。 河流收集了地球上大部分的死有机物,将其运输到平静的水域中。

但是从微观上看,湖泊绝非平静。 一个看不见的微生物大都市以这些原木和树叶为食,产生副产品温室气体。

结果,湖泊可能负责了大气中四分之一的碳,并且还在增加。 新的研究 与我在剑桥,德国和加拿大的同事进行的研究表明,由于气候变化,未来数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构成的。 当植物和动物的生命尽头时,细菌和真菌等微生物便会饱餐一顿。 它们以其他生物及其废物的碳基残留物为食,这些残留物统称为有机物。

作为这场永无止境的盛宴的副产品,微生物将二氧化碳和甲烷等气体释放到环境中。 尽管每个微生物释放的气体量很少,但它们是地球上最丰富的生物,因此它们会累加起来。 来自阳光的能量还会破坏有机物质分子之间的化学键,从而将较小的分子(例如二氧化碳)释放到环境中。

淡水湖泊已经排放了全球四分之一的碳,而气候变化可能会使这一数字翻倍 湖泊和土地不是孤立的系统。 亚伦·伯登/不飞溅, 创用CC BY-SA

其中一些退化发生在森林地面。 但是,掉到地上的许多有机物最终都落入水中。 风,雨和雪将其输送到湖泊中,或更经常地输送到湖泊中。

微生物和阳光从湖泊释放的温室气体数量巨大。 最初的估计是 关于9% 从地球表面释放到大气中的净碳的总量,也就是地球储碳过程之上和之上释放的量。

但是,由于改进了测量方法,最近的研究将这一数字修正为 高达25%。 考虑到湖泊仅约占 4%的全球陆地.

在未来的几年中,湖泊将吸收越来越多的有机物供微生物消化。 气候变暖将带来 更多森林覆盖 围绕湖泊和 更大的比例 与针叶树(如松树)相比,阔叶树(如枫树和橡树)的数量更多。

千种形式的碳

为了了解森林的变化将如何改变湖泊在碳循环中的作用,我们在两个加拿大湖泊中进行了一项实验。

我们在塑料容器中装满了岩石,沙子,粘土以及附近森林中不同数量和类型的有机物。 目的是模仿气候变化带来的森林覆盖率和组成变化。

然后,我们将这些容器浸没在浅湖水中,这些水中最有可能积聚有机物,并对其进行了三年的监测。

使用新技术来分析水的碳化学, 我们发现 那些模拟未来几十年森林生长水平的容器导致的1.5和2.7之间的温室气体排放量是模拟当今森林状况的条件的两倍。

水中有机物的无形多样性是导致这种增长的最重要因素,甚至比微生物的多样性和有机物的总量更为重要。

此结果的可能解释是,相同的微生物可以以许多不同类型的分子为食。 因此,随着水中碳基化合物数量的增加,微生物有更多的方式喂养和释放温室气体。

淡水湖泊已经排放了全球四分之一的碳,而气候变化可能会使这一数字翻倍 他们迟早会去湖边。 亚伦·伯登/不飞溅, 创用CC BY-SA

仅有机物多样性的增加就足以使温室气体浓度增加约50%。 但是在深色水域中,这种影响的大小几乎翻了一倍– 在大多数湖泊中预期的情况 气候变化带来了更多的树木覆盖。

准确追踪碳如何从陆地到大气的行程对于预测气候变化的速度并减轻其影响至关重要。 通过更好地了解湖泊周围的植被如何控制水中温室气体的浓度,我们的研究可以告知改变我们管理湖泊附近土地的方式是否可以帮助减少碳排放。

例如,我们可能希望在湖边地区种植较少的香蒲等水生植物,因为它们会产生 高得多的 温室气体的浓度高于森林中的有机物。

还需要充分了解湖泊在碳循环中的作用。 并非所有到达湖泊的有机物都被微生物消化。 一些沉入湖底形成泥泞的沉积物,从而阻止了碳的沉积。 形成的沉积物数量也会随着气候变化而增加,但我们尚不知道多少,因此,碳存储量的增加将在多大程度上抵消湖泊中温室气体排放量的增加。

回答这个问题对于提高碳帐户的准确性以及评估人类平衡它们所需的时间至关重要。

关于作者

全球变化生态学的读者Andrew J Tanentzap 剑桥大学

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