中科院南京地理湖泊所联合研究Nature Communications｜全球湖泊浮游植物增殖加剧气候变暖

生态环境科学 · 公众号 · · 2024-12-06 08:57

正文

在全球气候变化的大背景下，湖泊浮游植物对气候系统的影响备受关注。以往认为湖泊浮游植物可吸收大气二氧化碳并转化为有机碳储存，在缓解气候变暖方面发挥作用。然而，实际情况是内陆水域中大部分有机碳经浮游植物呼吸及微生物活动，以二氧化碳和甲烷形式重回大气，其二氧化碳当量（ CO ₂ -eq ）排放反馈状况尚不明晰。自 19 世纪中叶起地球持续升温，全球湖泊浮游植物对此响应差异显著。部分湖泊升温刺激浮游植物生长、生物量增加，经一系列过程致使 CO ₂ -eq 增多，形成与气候变暖相互促进的正反馈回路；部分湖泊则因气候变暖引发的水体稳定层阻碍营养盐上涌，浮游植物生长受抑、生物量降低， CO ₂ -eq 反馈能力随变暖进程逐渐减弱。

CO ₂ -eq 排放变化 ：甲烷温室效应强，浮游植物转化二氧化碳为甲烷可增 CO ₂ -eq 排放。全球研究表明，湖泊有机碳矿化效率 0.60-0.95 、甲烷排放比例 0.015-0.37 。短时间内浮游植物多增 CO ₂ -eq 排放， 20 年、 100 年和 500 年分别增 12.0 、 3.1 和 -0.2 倍，总体是 “CO ₂ -eq 排放源 ” 。

全球湖泊反馈能力差异 ：不同营养状态湖泊反馈能力有别，富营养湖强。全球看，反馈能力从低纬向高纬降且区域变化，北美及 40°-50°N 区域高因湖泊面积大。

气候变暖下反馈变化 ： 62 个湖泊叶绿素 a 与气温正相关、 15 个负相关。升温促浮游植物生长的湖泊， 21 世纪末不同升温情景下反馈能力增 0.16-0.66 倍；抑制生长的湖泊则降 0.36-1.29 倍。

浮游植物增殖通过有机碳转化为甲烷削弱碳减排努力，急需营养管理减湖泊富营养化。气候变暖与浮游植物间存在正负反馈循环，影响随变暖加剧或持续而变化，未来需更多数据完善对浮游植物与气温关系的理解及 CO ₂ -eq 排放反馈研究。

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