湿地中的树木释放的甲烷比研究人员想象的要多

湿地已被确定为地球上产甲烷最多的地区之一。
除了被淹没的树木排放的1270万至2110万吨甲烷外,干旱的河岸树木每年可能还会贡献220万至360万吨甲烷。 gustavofrazao/Deposit Photos

历史上,亚马逊茂密的绿色植被一直是地球最大的碳汇,尽管今年早些时候这一临界点也已被打破。但过去几年的新研究浪潮,包括最近发表在《皇家学会汇刊A》上的一项新研究,促使我们重新思考树木的甲烷排放如何融入碳循环。

该研究的作者在前人被称为“新全球碳循环前沿”的研究基础上,展示了树干甲烷排放可能有多么重要。

湿地已被确定为地球上产甲烷最多的地区之一。这是因为被淹没的土壤条件导致氧气耗尽,从而导致有机物分解并释放甲烷。然而,该研究发现了证据表明,即使是生长在河流和溪流沿岸的河岸树木,当水位下降时看起来很干燥,但仍在释放大量的甲烷。

林雪平大学(瑞典)副教授、该论文的合著者Alex Enrich-Prast表示:“我们发现,即使有些区域没有被水覆盖,但水位相对较高,这个过程仍然会发生。”

土壤中产生的甲烷并非在土壤中被氧化,而是从根部一直向上输送。然后,它从树干表面排放到大气中。

随着技术的创新,研究人员能够更快速、更准确地测量甲烷,而不受限于更容易分析的平面。能够追踪根系的弯曲度表明,甲烷是通过根系向上输送,并通过树冠排出,而不仅仅是从土壤或水表面释放。

当研究人员将他们的发现扩展到亚马逊地区的总排放量时,这个数字是惊人的。研究人员估计,除了被淹没的树木排放的1270万至2110万吨甲烷外,这些干旱的河岸树木每年可能还会贡献220万至360万吨甲烷。

Enrich-Prast认为,理解水位深度(而不仅仅是淹没)会影响排放量,是完善当前碳循环模型的关键。正如研究结论所述,考虑“树木介导的排放源”对于估算全球排放量至关重要。为了正确理解如何控制温室气体的效应,我们需要了解究竟是什么在外发挥作用。

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但情况还有更多。在澳大利亚,南十字星大学的生物地球化学家、博士后研究员Luke Jeffery发现,纸皮树的树皮中有大量的细菌,它们基本上在“吃”树木产生的甲烷。这些小帮手很可能是在这些富含甲烷的环境中随着时间进化而来的,它们能够将高达40%的树木排放的甲烷氧化。 

Jeffrey说,纸皮树非常独特。“它们有这种非常厚、海绵状但多层的树皮。你可以几乎把它剥下来,就像纸一样,”Jeffrey说。“我们知道这些树排放的甲烷很多,而且它们通过树皮排放。由于它有如此独特的树皮,它为微生物提供了一个完美的栖息地,因为那里黑暗、潮湿且富含甲烷。”

该团队采集了树皮样本,将其放入密封的瓶子中,并充满甲烷,以测量甲烷随时间的消耗量。经过DNA提取和测序,结果证实了一个突破:甲烷氧化菌(消耗甲烷的细菌)正在发挥作用。

现在,Jeffrey正在湿地森林之外的其他地方继续寻找,以了解这些微生物确切存在的位置以及它们是否存在于树木的其他部分。他的研究为甲烷之谜增添了又一块重要的拼图。 

Jeffrey说:“这几乎颠覆了许多现有研究。我们正在从一个维度看待树木,将其视为一种新的甲烷排放源,但我们也发现了证据表明树木可以帮助创造一个消耗甲烷的栖息地。“所以,从某种意义上说,这增强了树木的价值。我们知道树木可以吸收二氧化碳,这是我们面临的温室气体问题,但如果树木还能帮助减少甲烷排放,那就太棒了。”

Enrich-Past表示,这种消耗机制也存在于土壤和湖泊中。湖泊表面的一层薄薄的细菌也负责阻止甲烷气泡冒到湖面。

Enrich-Prast说:“在树木中,原理或多或少相同,只是我们对此知之甚少。它是否取决于植物的物种类型?植物是老是少、是高是矮,是否会影响细菌的多样性?” “我们不知道,但这确实是一个非常值得探索的未来方向。”

 

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Nikita Amir

特约撰稿人,科学

Nikita Amir 是 Popular Science 科学版块的新闻撰稿人。她于 2021 年春季作为学生首次在该杂志实习,并不可避免地发现了自己回到这里,报道与气候或能源相关的研究。


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