@ 2018.08.21 , 15:00

气温上升导致土壤释放了更多二氧化碳

气温上升导致土壤释放了更多二氧化碳
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大自然在呼吸。树木吸入二氧化碳并且将其储存在它们的叶片和树枝中。在它们死亡之后,土壤中的微生物会吞食它们富含碳的尸体,又将二氧化碳排回到空气中,这个过程被称为呼吸作用。升高的气温正在导致这两个进程速度加快。但是——根据一个出人意料的新发现——这二者的加速程度并不相同。微生物要比植物卖力的多。

本质上说来,地球有些气喘吁吁了。

“全世界的土壤都在回应气候变暖,这致使更多的碳转化为二氧化碳进入大气,”来自马里兰大学和美国能源部西北太平洋国家实验室合作机构“全球联合变化研究所”的研究员Ben Bond-Lamberty表示,“气候的变化使得土壤和生态系统所处的气温升高,这既影响到了可预测的部分——比如说更快速的活动——也影响到了未知的部分——即微生物和植物的群落可能会因此改变。”

这种不平衡增加的影响不仅会使得更多吸热的二氧化碳进入大气,同时也削弱了土壤作为一个天然二氧化碳储存器的能力。“十分不确定的是还有多久,以及要到什么程度之前,土地还能继续作为一个强健的储碳槽,”Bond-Lamberty说道,“但是显而易见的是如果气候继续变化下去,这个陆地储碳槽是无法无限期的持续下去的。”

科学家发现在1990年至2014年间,微生物向大气排放二氧化碳的速率增加了1.2%,这个数字初看可能不是很大,但是——在全球范围内一个相对较短的历史时期中——这个数字是“巨大的,”他们说。这是他们基于全世界数百个观测点进行的成千上万次观察结果做出的结论。

“这是一个基于现实世界中观测结果的发现,”Bond-Lamberty表示,“这不是一个严格控制的实验室实验…我们只是观察地球。我们无法在实验室里人为操纵这个。”他们将所有上报的土壤呼吸作用的测量值汇总在一起,并且调查了在相同时间和地点的卫星数据,来判断“相对于土壤呼吸作用的变化,植物的二氧化碳生产力——这个可以由卫星测量出,或者基于土地测量值来推测——是如何变化的,”他说。

“多数提出这个问题的研究都只是基于单独一个观测点,”来自西北太平洋国家实验室的高级研究科学家Vanessa L.Bailey表示(也是本论文的合著者),“这个研究是基于全球范围提出的这个问题。我们谈论的是巨量的碳。微生物对世界发挥的特大影响,在这么大的规模上是很难来测量的。”

至于为什么微生物会更努力的呼出二氧化碳,“可能是因为微生物的数量更多了,或者可能是不同种类的微生物,”Bailey说。一个可以阐明所有二氧化碳增加的解释就是升高的气温使得微生物更容易分解复杂的碳。“因此可能是因为随着气温的升高,微生物会吃掉不同种类的碳,而这些碳要么是现在更容易接触的到,要么是更广泛的被分解了,”Bailey说,“现在发生的并不是一个稳定加速的生态系统进程。而是一种生态系统碳平衡的改变。”

另外一个近期研究——这个研究是英国的曼彻斯特大学的科学家进行的——发现气候变化正在通过其他的关键方式改变土壤。热浪和干旱推动了生长快速、耐干旱草类的蔓延,它们的增加掠夺了土壤中的水分。研究员们——由曼彻斯特大学地球和环境科学学院的Franciska de Vries领导——预测持续的干旱会改变土壤的生物群落。

Bailey表示干旱会迫使微生物改变本职,促使它们“分解那些先前在土壤中相对稳定和持久的碳形式,”她说,“微生物会对干旱做出何等反应也还是一个巨大的未知数,这对全世界土壤的稳定性、肥沃度和健壮性都有着很大的潜在影响。”

人类可以通过保护森林和再造森林帮助土壤保持健康,但可能这还不够,Bond-Lamberty说道,并解释说“这是一个针对全球进程的一个全球性回应,逆转这一过程需要依靠减缓和最终完全改变我们向大气排放温室气体的速率,”他说。

本文译自 Popsci,由译者 Diehard 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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