溶解有機(jī)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(xué)循環(huán)。不同有機(jī)碳分子特征的多樣性較高，使得預(yù)測全球碳循環(huán)對氣候變化的響應(yīng)變得極具挑戰(zhàn)。

 

中國科學(xué)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(jī)碳環(huán)境響應(yīng)力的新指數(shù)（iCER），該指數(shù)基于有機(jī)物分子特征的多樣性，用以衡量有機(jī)碳對溫度等環(huán)境變化的響應(yīng)強(qiáng)度和響應(yīng)方向。

 

研究團(tuán)隊(duì)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(yīng)力數(shù)據(jù)，揭示了氣候變化與營養(yǎng)鹽富集對溶解有機(jī)碳溫度響應(yīng)力的驅(qū)動機(jī)制。1月17日，這項(xiàng)研究發(fā)表在《自然—通訊》（Nature Communications）上。

 

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

 

對整體有機(jī)碳組成而言，低海拔地區(qū)具有更強(qiáng)的溫度響應(yīng)力，這一普遍規(guī)律在不同氣候區(qū)均得以驗(yàn)證。當(dāng)水體面臨富營養(yǎng)化時，每增加1毫克/升的氮負(fù)荷，溫度響應(yīng)力的敏感性增幅將高達(dá)22%。

 

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)碳的溫度響應(yīng)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(jìn)一步加劇有機(jī)碳對溫度的敏感性。

 

有機(jī)碳溫度響應(yīng)研究的概念模式    受訪者供圖

 

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

 

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