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由于人类破坏了全球营养循环,湖泊中埋藏的碳量增加了三倍

由于人类破坏了全球营养循环,湖泊中埋藏的碳量增加了三倍

拉夫堡大学(Loughborough University)领导的一项新研究显示,由于人类破坏了全球营养循环,在过去100年里,湖泊中有机碳的埋藏量增加了3倍。

约翰·安德森教授是社会科学与人文学院地理与环境系的教授,他希望这些发现能扩大我们对全球碳储存的了解,以及湖泊在其中所扮演的角色,因为以前人们认为掩埋过程并不重要。

这项发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上的研究,旨在解释全球碳预算中的一些缺口。

《全球碳预算》着眼于全球范围内的碳排放量及其去向。

理论上,人类活动释放的碳量——比如燃烧化石燃料和砍伐树木——以及海洋、土壤和大气吸收的碳量应该是平衡的。

然而,这些数字并没有完全加起来,部分预算正在考虑“失踪”,因为我们无法解释一些碳去了哪里。

这是一个平衡预算的问题,因为平衡预算是理解当代碳循环的一个重要部分,科学家通过分析来预测未来大气中二氧化碳的水平及其温室效应。

虽然众所周知,所有的湖泊都埋有碳,但很少有人注意到这一事实,以前的湖泊研究只考虑了碳是如何从陆地转移到水中的。

安德森教授的研究,与亚当Heathcote博士和丹尼尔Engstrom博士合作,明尼苏达科学博物馆的多发性骨髓瘤(),和Globocarb财团(一组20学者来自世界各地的机构),研究首次探索湖湖底碳率是否增加了在过去的100年在全球范围内。

湖泊将碳以有机物的形式掩埋——这种物质来自最近的生物(例如,分解水生植被),其中大约50%是有机碳。

物质下沉到湖底,变成褐色的污泥留在那里。海洋和河口也埋有碳,但相对来说没有湖泊那么多。

为了评估埋藏率随时间的变化,安德森教授和研究小组观察了来自全球516个天然湖泊的沉积物岩心。

除了研究来自不同国家和大陆的数据和样本——包括英国、南美、瑞典、丹麦和加拿大——他们还研究了地球上不同植被带的湖泊——即所谓的“生物群落”——比如雨林、大草原和苔原。

安德森教授和他的团队使用放射性测年法(210Pb)计算了沉积物岩心的年龄。放射性测年法是一种根据已知的沉积物中放射性元素的衰变速率来确定物质年代的技术。他们还计算了沉积物中的有机物含量。

他们的方法特别新颖,因为他们使用了210Pb年龄测定法的改进,作为聚焦校正。

这种方法允许他们标准化所有湖泊的掩埋率——这很重要,因为湖泊大小不同,沉积物分布也不均匀——然后计算一个地理区域内所有湖泊掩埋了多少有机碳。

从他们的分析中,研究小组发现:

研究小组还发现,埋葬率的增加在很大程度上是对过去100-200年间地球表面的主要物理变化做出的反应。

森林在碳循环中起着巨大的作用,当它们被砍伐时,不仅碳吸收停止,而且储存在树上的碳通过燃烧或分解释放到大气中。

20世纪50年代的人类活动导致了土地覆盖的快速变化和森林的消失,极大地影响了碳循环。

研究人员发现,自19世纪后期以来,大多数生物群落增加了湖泊的碳埋藏,这意味着湖泊对地球生物地球化学的这些重大变化做出了反应。

研究人员还发现,人类对氮循环和其他营养循环的破坏不仅会增加埋葬率以抵消陆地碳排放,还会影响埋葬率。

帮助农作物生长的营养物质也会增加水生植物的生长,而水生植物的生长反过来又会增加湖泊中腐烂的植物的数量,因此也就增加了埋在地下的碳的数量。

研究小组发现,在农业集约化和肥料使用带来大量营养物质减少的地区,如欧洲和北美在土地利用变化之前曾是混交林和草地的地区,湖泊埋藏率自20世纪初以来已经增加了三倍。

共享的研究,在一篇题为“人为改变养分供应增加了全球淡水碳汇,”安德森教授说:“碳埋藏在湖泊是一个沉在现代的背景下碳循环中,它可以被认为是抵消人为二氧化碳释放的影响。

“我希望这项研究能让人们意识到埋葬率是陆生-水生碳循环的重要组成部分,而且埋葬率还在增加。

“它还强调,气候变化不是这种埋葬率增加的一个重要组成部分,主要的驱动因素是土地使用和相关的养分利用变化。”

安德森教授希望在这项研究的基础上,更好地限制北极地区的埋葬率。北极地区有许多湖泊,但这方面的研究相对较少。

这项研究发现,北极湖泊的碳埋藏率很低,但由于永冻层(永久冻结的地面)的融化,未来碳埋藏率可能会迅速上升,这一点很重要,因为北极是地球上有机碳的主要储藏地。

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