巴西潘塔納爾濕地蘇打湖的排放如何導致氣候變遷

旱季和雨季交替的季節變化以及營養物水平的波動是顯著影響潘塔納爾濕地蘇打湖溫室氣體排放的因素，而蘇打湖的溫室氣體排放被認為不如淡水湖排放常見。潘塔納爾濕地是世界上最大的熱帶濕地，面積153,000平方公里²，主要（77.41%）在巴西西南部，但也有部分在玻利維亞（16.41%）和巴拉圭（6.15%）。

巴西聖保羅大學 (USP) 和聖卡洛斯聯邦大學 (UFSCar) 的科學家進行的一項研究提出了關於影響這些排放的生物因素的新視角，並強調迫切需要對此主題進行更多研究。

潘塔納爾濕地約有 900 個蘇打湖。它們的深度較淺，呈強鹼性，pH 值高達 11，碳酸鹽和碳酸氫鹽等鹽的濃度直接影響環境的微生物學及其浮游生物的多樣性。

一篇關於該研究的文章發表在日記中整體環境科學指出需要將微生物群落的組成和功能納入溫室氣體排放模型，以便能夠更全面地分析這些生態系統，並預測它們如何應對極端天氣和野火等引起的環境變化。

近年來，潘塔納爾濕地連續遭受極端乾旱和史無前例的山火浪潮，2020年達到高峰22,116起。的數量還要多。

文章根據水化學及其所含的微生物群落，將潘塔納爾濕地的蘇打湖分為三種主要類型：富營養渾濁湖(ET)、寡營養渾濁湖(OT) 和清澈植被寡營養湖(CVO)。

研究人員發現，ET 湖排放的甲烷最多，可能是由於並分解有機物。分解死亡的藍綠藻和光合作用產生的光合作用加速了細菌和古細菌對水中有機物的分解。該過程的副產品在底部沉積物中代謝產生甲烷，特別是在乾旱時期。

CVO 湖泊也會排放甲烷，但排放量較少。 OT 湖沒有檢測到甲烷排放，可能是由於水中硫酸鹽含量較高，但它們確實排放了二氧化碳 (CO₂）和一氧化二氮（N₂O）。

「我們看到這些湖泊及其所屬景觀存在巨大變化。自從我們在 2017 年收集第一批樣本以來，由於氣溫上升、降雨模式變化和野火，它們幾乎已經乾涸。衛星圖像顯示2000 年至2022 年間，水域面積不斷縮小，同時藍細菌（進行光合作用的微生物使水變綠）大量繁殖，這一切都是氣候變遷造成的。

這項研究的某些方面是佩萊格里內蒂博士論文的一部分。研究。他的論文指導教授是 CENA-USP 教授 Marli de Fátima Fiore，也是這篇文章的最後一位作者。

氣候影響

儘管天然濕地僅佔世界表面的5%~8%，但它們儲存了20%~30%的土壤碳，特別是在熱帶和亞熱帶地區，在調節大氣CO2方面發揮關鍵作用₂，從而影響氣候。

潘塔納爾濕地的蘇打湖大部分都位於一個名為 Nhecolândia 的地區，該地區是巴西南馬托格羅索州科倫巴市的一個區。該生物群落是許多植物和動物物種的家園。其生物多樣性包括 2,000 多種植物和 580 種鳥類，它們受益於湖泊中豐富的浮游生物生物量。

研究發現，藍藻水華在湖泊中大量繁殖，相關地區可能很快成為溫室氣體排放的主要來源。

「我們最初的重點是了解這些湖泊的地質情況，它們是如何隨著時間的推移而形成的，它們的，特別是甲烷、CO₂和N₂氧氣排放，」佩萊格里內蒂說。

對於這篇文章的第二作者、現任路易斯德奎羅斯農業學院(ESALQ-USP) 土壤科學系教授的微生物學家西蒙娜·拉波索·科塔(Simone Raposo Cotta) 來說，微生物在這些領域發揮著至關重要的作用。

「微生物是所有蘇打湖生態過程和生態系統的基礎。它們通常執行養分循環並維持各種過程。因此它們非常重要，」她說。

2022 年，研究人員發表一篇文章描述了蘇打湖中細菌群落的“生活方式”，得出的結論是藍藻可以透過吸收二氧化碳來適應旱季的不利環境條件₂，並且在雨季更有利的條件下，它們可以維持細菌的生長。

加拿大、俄羅斯（那裡的鹽分較高）和非洲也有類似的蘇打湖，儘管更大更深。該研究利用宏基因組數據來分析它們的生物地球化學循環以及甲烷和其他溫室氣體的排放。

科塔表示，目前還無法估計這些湖泊的排放量對潘塔納爾濕地生物群落總量的貢獻，但該小組正在進行多項開發工作，包括回答這個問題的模型。

「我們正在完成對這些湖泊的地球化學功能和形成的其他領域的研究，因為它們已經在發生變化。有些湖泊的藍藻濃度較高，導致水發生變化。我們試圖回答的一個問題是為什麼會這樣那麼以及如何減輕它，」她說。