气候变化可能会使淡水湖泊的温室气体排放量增加一倍

每滴淡水都包含成千上万种以前未被注意的有机分子。通过测量这些分子的多样性以及它们与周围环境的相互作用，研究发现了一个看不见的世界，它影响着淡水生态系统的功能并可能导致温室气体排放。

小型浅湖主导着世界淡水区域，其中的沉积物已经产生了至少四分之一的二氧化碳，而三分之二以上的甲烷从湖泊释放到我们的大气中。这项发表在《PNAS》杂志上的新研究表明，气候变化可能导致北部淡水湖排放的温室气体水平增加1.5到2.7倍。

负责这项研究的剑桥大学植物科学系的安德鲁·坦南扎普博士说：“我们传统上在淡水中所谓的'碳'是不同碳基有机分子的超级多元混合物”。“我们一直在测量淡水中的'碳'，作为从水质到淡水生态系统生产力的一切指标。现在我们已经意识到，重要的是这无形的有机分子世界的多样性。”

随着气候变暖，北部纬度地区的森林植被覆盖率正在增加。通过在加拿大安大略省的两个湖中模拟这种影响，该研究发现有机分子(结构内含有碳的分子)的多样性增加，从而使水进入附近植物和树木掉落的物质中。

有机分子是湖泊沉积物中微生物的食物来源，微生物会将其分解并释放出二氧化碳和甲烷作为副产物。因此，增加有机分子的含量可以增强微生物活性并产生更多的温室气体。

由于相同的微生物可以从许多不同的有机分子中产生温室气体，因此与微生物的多样性相比，有机分子的多样性与温室气体浓度水平之间的联系更为紧密。另外，增加的有机分子多样性可能会增加水中的温室气体浓度，因为有更多的分子可以被阳光穿透水分解。

为了进行这项研究，容器中装满了各种比例的岩石和有机材料(由附近森林的落叶和针叶凋落物组成)，并淹没在两个湖泊的浅水区中。两个月后，使用超高分辨率质谱技术和下一代DNA测序技术对样品进行分析，结果表明，有机分子的多样性与水中微生物群落的多样性相关，并且两者的多样性都随着水中微生物的增加而增加。有机物数量增加。

准确预测自然系统的碳排放量对于了解气候变化步伐以及全球变暖的影响的计算的可靠性至关重要。

“气候变化将增加森林覆盖率并改变物种组成，导致更多的叶子和植物凋落物落入水道。我们发现，水中有机分子多样性的增加导致温室气体浓度升高，” Tanentzap。“理解这些联系意味着我们可以考虑在未来减少碳排放的方式，例如通过改变土地管理方式。”

改变淡水区域周围的植被可能会改变最终在水中的有机分子。该团队现在正在通过从欧洲150个湖泊中取样来扩大研究范围，以了解天然淡水系统中有机分子多样性的更广泛的生态后果。