海平面上升可能導致濕地排放更多甲烷

隨著全球變暖導致海平面上升，生態系統正受到改變。科學家曾經認為，其中一個小小的好消息是，位於河口的潮汐濕地可能產生更少的甲烷——這是一種強效的溫室氣體——因為海水的增加流入使這些棲息地對甲烷產生微生物變得不太友好。

然而，來自洛倫斯伯克利國家實驗室（Berkeley Lab）和加州大學伯克利分校的生物學家的研究表明，這些假設並不總是正確的。經過檢查11個濕地區域的微生物、化學和地質特徵後，研究團隊發現，一個接觸到少量海水的濕地區域竟然排放出驚人高水平的甲烷，遠高於任何淡水地點的排放水平。

他們的研究結果，現已發表在《mSystems》期刊上，表明決定自然景觀中儲存或排放的溫室氣體的因素比我們想像的更加複雜且難以預測。

“我們查看了這些地點土壤中的甲烷產生菌（methanogens）數量，發現其與觀察到的甲烷量之間的相關性不大，”該研究的主要作者、伯克利實驗室環境基因組學與系統生物學部主任Susannah Tringe表示。“即使考慮到甲烷氧化細菌（methanotrophs）的數量，與甲烷產生菌一起，也似乎無法完全解釋這種現象。”

Tringe和她的同事們從11個地點採集了土壤樣本，並使用高通量測序技術分析樣本中的生物DNA，包括細菌、病毒和真菌。他們檢查了序列中存在的基因，並將其映射到已知的功能上——例如，識別已知參與氮代謝的基因或在呼吸過程中使用硫酸鹽的細菌基因。然後，他們努力建模如何將他們所發現的遺傳信息與土壤和水中的化學因素結合，生成觀察到的甲烷排放。

在大多數地點（從淡水到全海水鹽度不等），排放的甲烷量與流入河水的鹽水量呈反比關係。然而，在一個曾於2010年從季節性牧草地復原為原始濕地棲息地的地點，研究團隊發現儘管鹽水量適中，仍然看到高甲烷排放。

海水中含有比淡水更多的硫酸鹽（包含硫和氧的離子），因此得出的假設是，在這些環境中海水的增加流入將導致較少的甲烷產生，因為使用二氧化碳製造細胞能量的甲烷產生菌會被使用硫酸鹽的細菌所取代。

“最終，我們發現其他細菌群體，如分解碳的細菌，甚至更知名的氮循環生物，對甲烷排放有顯著影響，我們不能僅僅通過鹽酸鹽的可用量或甲烷產生菌的數量來解釋甲烷的排放，”Tringe說。

生態學中的另一個概念是，將棲息地恢復到其原生狀態可以增強碳儲存、改善水質並增加野生動物種群。近幾十年來，濕地越來越被認識為提供這些環境服務的關鍵生態系統，從而導致廣泛的生態系統恢復工作，包括去除障礙物、污染和外來生物。

合著者Dennis D. Baldocchi的建模工作表明，儘管恢復的濕地目前正在向大氣中排放溫室氣體，但該生態系統將在100到150年內穩定下來，並開始作為淨碳匯發揮作用。這可能不是利益相關者在為碳封存目標恢復該地區時所希望的時間表。

“我們想知道這些系統是否將作為長期碳匯，”Baldocchi表示。“而這些微生物學的研究可以幫助我們改進模型和預測。”

Tringe指出，其他實驗室已觀察到隨著鹽度增加，濕地土壤中的甲烷產生也增加。來自杜克大學的科學家從一個沿海淡水濕地採集了土壤柱樣本，並將其暴露於人工海水和缺乏硫酸鹽的人工海水中。在這兩種情況下，甲烷的產生都上升。Tringe的實驗室最近與北卡羅來納州立大學的Marcelo Ardón合作，分析了這些土壤中的微生物群落。

“我們期望硫酸鹽是最重要的因素。在那些研究中，鹽水不僅刺激了甲烷產生，這與硫酸鹽重要性的教條相悖，而且無論是否存在硫酸鹽，這一現象都發生；事實上，硫酸鹽對甲烷排放並未產生重大影響，”Tringe說。“所以我認為這些實驗操作再次印證了海水入侵的影響比單純的硫酸鹽添加更為細緻，也揭示了生態系統恢復背後的更複雜因素。”

---

📢 部分資料參考自美國能源部與美國NSO團隊—立即聯繫我們！

Forestzone Tech 提供： ✅ 最新產業趨勢報告與技術分析 ✅ 合作機會 ✅ 專家諮詢與技術轉介/材料媒合 📩 每月限額制，立即預約諮詢！