水生生物是北極大型河流中顆粒有機(jī)物的主要來源

碳在環(huán)境中的循環(huán)是地球上生命的重要組成部分。了解碳的各種來源和儲(chǔ)層是地球科學(xué)研究的一個(gè)主要焦點(diǎn)。植物和動(dòng)物使用碳元素來促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)。它可以儲(chǔ)存在巖石和礦物中，也可以儲(chǔ)存在海洋中，或以二氧化碳形式進(jìn)入大氣層，導(dǎo)致地球變暖。

海水中顆粒有機(jī)物(POM)是海洋中有機(jī)物的主要存在形式之一，顆粒有機(jī)物的生物地球化學(xué)過程與各種化學(xué)驅(qū)動(dòng)因子包括鹽度、DO、pH、營(yíng)養(yǎng)鹽等密切相關(guān)，在海洋中生物地球化學(xué)循環(huán)中扮演著重要的角色。是海洋生物泵的主體，調(diào)控著海-氣界面的碳通量。通過生物泵作用，浮游植物固定的CO2即POM絕大部分通過微生物的再礦化作用返回到大氣中，或以溶解有機(jī)物形式儲(chǔ)存于海洋中，小部分沉降至深海，從而調(diào)節(jié)著海洋碳循環(huán)和全球氣候。

圖源：百度百科

在北極河流中運(yùn)輸?shù)念w粒有機(jī)物以前被認(rèn)為主要來自脆弱的北部高緯度土壤。發(fā)表于《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》的一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，北極河流中的植物和小型生物可能是流入北冰洋的顆粒有機(jī)物的一半以上的原因。這一比例比之前估計(jì)的要大得多，它對(duì)海洋中封存的碳量、以及進(jìn)入大氣層的碳都有影響。有必要重新評(píng)估北極河流POM和其在全球碳循環(huán)中的作用。

長(zhǎng)期以來，科學(xué)家們一直在測(cè)量河流中的有機(jī)物，以了解碳是如何在流域中循環(huán)的。但這項(xiàng)研究表明，北極主要河流中的生物體是碳輸出的主要貢獻(xiàn)者，約占流入海洋的顆粒有機(jī)物(腐爛生物體的微小碎片)的40%至60%。

佛羅里達(dá)州立大學(xué)的研究人員說: “人們總是把這些北極的主要河流和全球其他許多河流當(dāng)做陸地的下水道，將初級(jí)生產(chǎn)和土地分解產(chǎn)生的廢料排入其中。但這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)，這些河流本身就有很多有機(jī)物質(zhì)?！?/p>

科學(xué)家通過研究水道中的碳，以更好地了解碳元素如何在環(huán)境中循環(huán)。當(dāng)陸地上的有機(jī)物質(zhì)分解時(shí)，它會(huì)進(jìn)入河流，而河流又會(huì)流入海洋。其中一些碳支持著海洋生物，另一些則沉入海底，埋在沉積物中。

圖片：育空河在春季解凍的高峰期，研究人員在此取樣。 圖源：Robert Spencer研究人員觀察了北冰洋的六條主要河流：育空河、馬更些河、鄂畢河、葉尼塞河、勒拿河和科雷馬河。利用近十年來收集的數(shù)據(jù)建立模型，利用碳的穩(wěn)定同位素和放射性同位素特征，以及顆粒有機(jī)物的碳氮比，來確定可能的來源對(duì)每條河流化學(xué)成分的貢獻(xiàn)。

與河流中產(chǎn)生的碳相比，從下游沖刷的土壤中產(chǎn)生的碳更有可能被埋在海洋中。這些碳更有可能漂浮在海洋中，被那里的生物吃掉，最終以二氧化碳的形式被呼出。氣候變化引起的變暖和二氧化碳濃度的增加可能會(huì)加劇土壤的不穩(wěn)定和北極河水生生物量的產(chǎn)生，從而增加POM流入海洋的通量。水體生物量POM通量隨變暖的小幅增加約7%相當(dāng)于深層土壤POM通量增加約30%。

研究人員指出，這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)了這些北極主要河流的工作方式以及它們?nèi)绾蜗蚝Ｑ筝敵鎏?。我們必須了解其碳循環(huán)，并預(yù)測(cè)它將如何變化。這與北極變暖的速度非常相關(guān)。

參考文獻(xiàn)：

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2. https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2209883120

3. https://phys.org/news/2023-03-decaying-biomass-arctic-rivers-fuels.html

4. https://mel.xmu.edu.cn/info/1012/6273.htm

編譯：Sara

審核：Daisy

編輯：Tommy