古老的植物蜡揭示了全球变暖如何影响北极湖泊中的甲烷

黄俊琼

格陵兰北部蜡唇湖的一段沉积物岩芯。鸣谢:杰米·麦克法兰

（）据西北大学：通过研究古代水生植物的化石，西北大学和怀俄明大学(UW)的研究人员对北极湖泊中产生的甲烷如何影响气候变化以及如何受气候变化影响有了更好的了解。

在一项新的研究中，研究人员检查了全新世早期至中期沉积物中作为有机分子保存的树叶蜡质涂层，这是一个由于11700年至4200年前地球轨道缓慢变化而发生的剧烈变暖时期。这些蜡生物标志物——曾经是普通水生棕色苔藓的一部分——被保存在格陵兰岛四个湖泊下面的沉积物中。

这项名为“格陵兰湖中水生植物蜡氢和碳同位素记录了过去全新世变暖期间甲烷循环的变化”的研究发表在《科学进展》杂志上。

通过研究这些生物标志物，研究人员发现，过去全新世中期的变暖导致格陵兰岛大范围气候下的湖泊产生甲烷。因为甲烷是一种比二氧化碳更强的温室气体，所以理解变暖引起的甲烷产量的任何变化是很重要的。

目前，研究人员对北极湖泊中产生多少甲烷以及持续变暖将如何影响甲烷产生的知识还不完全。这项新的研究表明，变暖可能会导致以前低估的湖泊甲烷排放量。

领导这项研究的杰米·麦克法兰说:“上一次格陵兰湖经历重大变暖时，我们正在走出上一个冰河时代，需要一些时间来发展湖泊甲烷循环增加的条件。”“但一旦它发展起来，我们研究中的湖泊维持了数千年的强化甲烷循环，直到自然驱动的全新世晚期冷却开始。这支持了一些北极湖泊对湖泊甲烷循环的气候依赖。”



一张2014年的实地照片，来自格陵兰岛西北部的蜡唇湖，背景是格陵兰岛的冰原，以及三位研究作者(杰米·麦克法兰、埃弗雷特·拉什、亚罗·阿克斯福德)。致谢:亚历克斯·p·泰勒

“这些数据显示，在过去的温暖时期，甲烷循环的时期增加了，”该研究的高级作者Magdalena Osburn补充说。“生活在一个变暖的星球上，我们可以通过这些过去的迹象来预测我们的未来。我们怀疑这个过程在这些湖泊的未来会变得越来越重要。”

研究开始时，麦克法林是西北大学的博士生；现在她是UW大学的助理教授。奥斯本是西北大学温伯格艺术与科学学院地球和行星科学副教授。奥斯本与亚罗·阿克斯福德共同为麦克法兰提供建议，亚罗·阿克斯福德是温伯格学院地质科学教授威廉·迪林，也是这篇论文的第二作者。

湖泊是甲烷的重要天然来源，但随着北极湖泊内持续变暖，甲烷产量将会发生多少变化还没有完全量化。因为北极和北方地区是地球上变暖最快的地区，所以研究人员必须更好地了解变暖的温度和这些湖泊中甲烷产生之间的动态关系。

为了探索这些动态，研究人员在两个湖(Wax Lips湖和Trifna S)产生了新的数据，并审查了格陵兰岛另外两个湖(N3湖和布鲁托湖)的公开数据。

他们将沉积物中水生植物蜡的氢同位素组成与陆生植物和其他来源的生物标志物进行了比较。水生植物生物标志物的同位素组成揭示了大部分地点早-中全新世甲烷的特征。

因为这些植物吸收甲烷，它们可能会在甲烷被排放到大气之前减轻湖泊中产生的一些甲烷。

“在我们研究的湖泊中，一些甲烷被生活在湖泊中的水生苔藓吸收——可能是通过与一种吞噬甲烷的细菌的共生关系，”麦克法兰说。

“我们还不知道在我们的研究期间，这些湖泊中产生和消耗了多少甲烷，所以对大气的总体影响仍然不清楚。然而，植物对甲烷的吸收可能仅限于非常特殊类型的水生苔藓，因此并非所有的湖泊甚至所有的北极湖泊都具有相同的动力学。”

“北极有大片被湖泊覆盖的区域，”埃克斯福德说。“并不是每个湖泊都有记录甲烷动态的苔藓，但我们的研究也强调，这些北极湖泊的大片区域容易受到气候驱动的甲烷循环变化的影响，无论苔藓是否在现场见证这些变化。这是北极快速变暖可能影响全球气候的另一种方式。”