巴西潘塔纳尔湿地苏打湖的排放如何导致气候变化

旱季和雨季交替的季节变化以及营养物水平的波动是显着影响潘塔纳尔湿地苏打湖温室气体排放的因素，而苏打湖的温室气体排放被认为不如淡水湖排放常见。潘塔纳尔湿地是世界上最大的热带湿地，面积153,000平方公里²，主要（77.41%）在巴西西南部，但也有部分在玻利维亚（16.41%）和巴拉圭（6.15%）。

巴西圣保罗大学 (USP) 和圣卡洛斯联邦大学 (UFSCar) 的科学家进行的一项研究提出了关于影响这些排放的生物因素的新视角，并强调迫切需要对此主题进行更多研究。

潘塔纳尔湿地约有 900 个苏打湖。它们的深度较浅，呈强碱性，pH 值高达 11，碳酸盐和碳酸氢盐等盐的浓度直接影响环境的微生物学及其浮游生物的多样性。

一篇关于该研究的文章发表在日记中整体环境科学指出需要将微生物群落的组成和功能纳入温室气体排放模型，以便能够更全面地分析这些生态系统，并预测它们如何应对极端天气和野火等引起的环境变化。

近年来，潘塔纳尔湿地连续遭受极端干旱和史无前例的山火浪潮，2020年达到峰值22,116起。2024年的前8个月，这一数字为9,167起，比前三年每年整整12个月的数量还要多。根据巴西国家空间研究所 (INPE) 运行的野火数据库 BDQueimadas 的数据，已有多年的历史。

该文章根据水化学及其所含的微生物群落，将潘塔纳尔湿地的苏打湖分为三种主要类型：富营养浑浊湖 (ET)、寡营养浑浊湖 (OT) 和清澈植被寡营养湖 (CVO)。

研究人员发现，ET 湖排放的甲烷最多，可能是由于并分解有机物。分解死亡的蓝藻和光合作用产生的光合作用加速了细菌和古细菌对水中有机物的分解。该过程的副产品在底部沉积物中代谢产生甲烷，特别是在干旱时期。

CVO 湖泊也排放甲烷，但排放量较少。 OT 湖没有检测到甲烷排放，可能是由于水中硫酸盐含量较高，但它们确实排放了二氧化碳 (CO₂）和一氧化二氮（N₂O）。

“我们看到这些湖泊及其所属景观存在巨大变化。自从我们在 2017 年收集第一批样本以来，由于气温上升、降雨模式变化和野火，它们几乎已经干涸。卫星图像显示2000 年至 2022 年间，水域面积不断缩小，同时蓝细菌（进行光合作用的微生物使水变绿）大量繁殖，这一切都是气候变化造成的。” USP）和该文章的第一作者，告诉 Agência FAPESP。

这项研究的某些方面是佩莱格里内蒂博士论文的一部分。研究。他的论文导师是 CENA-USP 教授 Marli de Fátima Fiore，也是该文章的最后一位作者。

气候影响

尽管天然湿地仅占世界表面的5%~8%，但它们储存了20%~30%的土壤碳，特别是在热带和亚热带地区，在调节大气CO2方面发挥着关键作用₂，从而影响气候。

潘塔纳尔湿地的大部分苏打湖都位于一个名为 Nhecolândia 的地区，该地区是巴西南马托格罗索州科伦巴市的一个区。该生物群落是许多植物和动物物种的家园。其生物多样性包括 2,000 多种植物和 580 种鸟类，它们受益于湖泊中丰富的浮游生物生物量。

研究发现，蓝藻水华在湖泊中大量繁殖，相关地区可能很快成为温室气体排放的主要来源。

“我们最初的重点是了解这些湖泊的地质情况，它们是如何随着时间的推移而形成的，它们的，特别是甲烷、CO₂和N₂氧气排放，”佩莱格里内蒂说。

对于这篇文章的第二作者、现任路易斯德奎罗斯农业学院 (ESALQ-USP) 土壤科学系教授的微生物学家西蒙娜·拉波索·科塔 (Simone Raposo Cotta) 来说，微生物在这些领域发挥着至关重要的作用。

“微生物是所有苏打湖生态过程和生态系统的基础。它们通常执行养分循环并维持各种过程。因此它们非常重要，”她说。

2022 年，研究人员发表一篇文章描述了苏打湖中细菌群落的“生活方式”，得出的结论是蓝藻可以通过吸收二氧化碳来适应旱季的不利环境条件₂，并且在雨季更有利的条件下，它们可以维持细菌的生长。

加拿大、俄罗斯（那里的盐分更高）和非洲也有类似的苏打湖，尽管更大更深。该研究利用宏基因组数据来分析它们的生物地球化学循环以及甲烷和其他温室气体的排放。

科塔表示，目前还无法估计这些湖泊的排放量对潘塔纳尔湿地生物群落总量的贡献，但该小组正在开展多项开发工作，包括回答这个问题的模型。

“我们正在完成对这些湖泊的地球化学功能和形成的其他领域的研究，因为它们已经在发生变化。有些湖泊的蓝藻浓度较高，导致水发生变化。我们试图回答的一个问题是为什么会这样那么以及如何减轻它，”她说。