古代植物蜡揭示了全球变暖如何影响北极湖泊中的甲烷

通过研究古代水生植物的化石，西北大学和怀俄明大学 (UW) 的研究人员正在更好地了解北极湖泊中产生的甲烷可能如何影响气候变化以及受气候变化的影响。

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下来的叶子蜡质涂层，这是由于 11,700 至 4,200 年前地球轨道缓慢变化而发生的剧烈变暖时期。这些蜡生物标记物曾经是常见水生棕色苔藓的一部分，保存在格陵兰岛四个湖泊埋藏的沉积物中。

这项研究发表在《科学进展》杂志上，“格陵兰湖中的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” 。

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的湖泊产生甲烷。由于甲烷是一种比二氧化碳更有效的温室气体，因此了解 甲烷产量随变暖而发生的任何变化都很重要。

目前，研究人员对北极湖泊产生了多少甲烷以及持续变暖将如何影响甲烷产生还不完全了解。这项新研究表明，气候变暖可能会导致湖泊 甲烷排放量之前被低估。

“上次格陵兰岛湖泊经历大幅变暖时，我们正走出最后一个冰河时代，需要一段时间才能形成湖泊甲烷循环增加的条件，”领导这项研究的杰米·麦克法林说。“但一旦发展起来，我们研究中的湖泊就会在数千年的时间里维持强化的甲烷循环，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。”

该研究的资深作者马格达莱娜·奥斯本补充道：“这些数据显示，在过去的温暖时期，甲烷循环的周期有所增加。” “生活在一个变暖的星球上，我们可以通过过去的这些迹象来帮助预测我们的未来。我们怀疑这个过程在这些湖泊的未来中将变得越来越重要。”

当研究开始时，麦克法兰是一名博士学位。西北大学学生;现在她是华盛顿大学的助理教授。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。奥斯本与温伯格学院地质科学教授、该论文的第二作者亚罗·阿克斯福德 (Yarrow Axford) 共同为麦克法兰提供咨询。

湖泊是甲烷的重要天然来源，但随着北极湖泊持续变暖，甲烷产量到底会发生多少变化尚未完全量化。由于北极和北方地区是地球上变暖最快的地区，研究人员必须更好地了解气温变暖与这些湖泊甲烷产生之间的动态关系。

为了探索这些动态，研究人员在两个湖泊(Wax Lips Lake 和 Trifna Sø)生成了新数据，并审查了格陵兰岛另外两个湖泊(Lake N3 和 Pluto Lake)已发布的数据。

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。大多数地点的水生植物生物标志物的同位素组成揭示了全新世早中期甲烷的特征。

由于这些植物吸收甲烷，因此它们可能会在湖泊中产生的甲烷排放到大气中之前减少一些。

“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——可能是通过与一种以甲烷为食的细菌的共生关系，”麦克法林说。

“我们还不知道在我们研究期间这些湖泊产生了多少甲烷，消耗了多少甲烷，因此对大气的总体影响仍不清楚。植物对甲烷的吸收可能仅限于非常特定类型的水生苔藓然而，并非所有湖泊甚至所有北极湖泊都会具有相同的动态。”

“北极有大片地区被湖泊覆盖，”阿克斯福德说。“并不是每个湖泊都有能够记录甲烷动态的苔藓，但我们的研究还强调，这些大片的北极湖泊很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。北极快速变暖可能影响全球气候的另一种方式。”