全球變化背景下有機碳環(huán)境響應力研究取得新進展

溶解有機碳是水生生態(tài)系統(tǒng)中最大的活躍碳庫之一，推動著生物地球化學循環(huán)。不同有機碳分子特征的多樣性較高，使得預測全球碳循環(huán)對氣候變化的響應變得極具挑戰(zhàn)。

 

中國科學院南京地理與湖泊研究所研究員王建軍等人開發(fā)了一種定量有機碳環(huán)境響應力的新指數(shù)（iCER），該指數(shù)基于有機物分子特征的多樣性，用以衡量有機碳對溫度等環(huán)境變化的響應強度和響應方向。

 

研究團隊依托中國老君山和祁連山等山區(qū)海拔梯度，通過整合亞熱帶、溫帶和亞北極等三個氣候區(qū)的環(huán)境響應力數(shù)據(jù)，揭示了氣候變化與營養(yǎng)鹽富集對溶解有機碳溫度響應力的驅動機制。1月17日，這項研究發(fā)表在《自然—通訊》（Nature Communications）上。

 

研究表明，溶解有機碳分子對溫度的響應力與其分子特征相關聯(lián)，表現(xiàn)為：降解程度越高的有機碳對溫度具有越高的正響應，而難降解有機碳對溫度具有負響應；每個有機碳分子對溫度的響應力在不同氣候區(qū)表現(xiàn)出類似的響應特征。這一結果首次從微觀層面揭示了即使在不同氣候區(qū)，有機碳分子對溫度的響應具有普適性規(guī)律。

 

對整體有機碳組成而言，低海拔地區(qū)具有更強的溫度響應力，這一普遍規(guī)律在不同氣候區(qū)均得以驗證。當水體面臨富營養(yǎng)化時，每增加1毫克/升的氮負荷，溫度響應力的敏感性增幅將高達22%。

 

進一步研究發(fā)現(xiàn)，有機碳的溫度響應力越大，水體甲烷和二氧化碳等溫室氣體的排放量將越多。這表明，湖泊富營養(yǎng)化將進一步加劇有機碳對溫度的敏感性。

 

有機碳溫度響應研究的概念模式    受訪者供圖

 

該研究量化了有機碳對環(huán)境變化的響應力，揭示了氣候變化與營養(yǎng)鹽富集對溶解有機物環(huán)境響應力的驅動機制，相關發(fā)現(xiàn)對未來全球變化情景下的有機碳源匯轉換研究提供了理論方法和科學參考。

 

該研究得到國家自然科學基金等項目、中國科學院太湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)研究站數(shù)據(jù)等的支持。