海平面上升可能导致湿地排放更多甲烷

随着全球变暖导致海平面上升，生态系统正在发生变化。科学家们认为，一线希望是，河口潮汐湿地产生的甲烷(一种强效温室气体)可能会减少，因为海水不断涌入，使这些栖息地不太适合产生甲烷的微生物。

然而，劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)和加州大学伯克利分校生物学家的研究表明，这些假设并不总是正确的。在检查了11个湿地区域的微生物、化学和地质特征后，研究小组发现，暴露于少量海水的湿地区域排放的甲烷含量高得惊人，远远超过任何淡水区域。

他们的研究结果现已发表在mSystems上，表明控制自然景观中储存或排放多少温室气体的因素比我们想象的更加复杂和难以预测。

“我们研究了这些地点的土壤中存在多少产甲烷菌，即产生甲烷的生物体，但它与观察到的甲烷量并没有很好的相关性，”伯克利实验室环境基因组学与实验室主任、资深作者苏珊娜·特林格(SusannahTringe)说。系统生物学部。“即使你观察甲烷氧化菌(即以甲烷为食的生物体)与产甲烷菌的数量，这似乎也不能完全解释这一点。”

Tringe和她的同事从11个地点采集了土壤样本，并使用高通量测序来分析样本中发现的生物体(包括细菌、病毒和真菌)的DNA。他们检查了序列中存在哪些基因，并将它们映射到已知的功能，例如，识别已知参与氮代谢的基因或来自在呼吸过程中使用硫酸盐的细菌的基因。然后，他们对他们发现的遗传信息与土壤和水中的化学因素相结合如何导致他们观察到的甲烷排放进行了建模。

在大多数地点，从淡水到全海水盐度，排放的甲烷量与流入河水并与河水混合的盐水量成反比。但在一个地点，该地点于2010年从季节性草地牧场恢复到原来的湿地栖息地，研究小组发现，尽管咸水量适中，但甲烷排放量很高。

海水比淡水含有更多的硫酸盐(一种含有硫和氧的离子)，因此人们认为，这些环境中海水流入量的增加将导致甲烷产量减少，因为使用CO2制造细胞能量的产甲烷菌在与细菌的竞争中被击败。使用硫酸盐代替。

“最终，我们发现其他细菌群体(例如分解碳的细菌，甚至是更广为人知的氮循环生物体)也产生了重大影响，而且我们无法轻易地用简单的东西来解释甲烷排放，例如，有多少可用的硫酸盐或有多少产甲烷菌，”Tringe说。

生态学的另一个概念是，将栖息地恢复到原来的状态可以增加碳储存、改善水质并增加野生动物数量。近几十年来，湿地越来越被认为是这些环境服务的关键生态系统，导致人们广泛努力通过消除障碍、污染和非本地生物来恢复生态系统。

加州大学伯克利分校执行副院长兼生物气象学教授DennisD.Baldocchi的模型研究表明，尽管恢复的湿地目前正在向大气中添加温室气体，但生态系统将稳定下来并开始充当净碳汇100到150年内。这可能不是利益相关者以碳封存为目标恢复该地区时所希望的时间表。

“我们想知道这些系统是否会起到长期碳汇的作用，”巴尔多奇说。“这些微生物研究可以帮助完善我们的模型和预测。”

特林格指出，其他实验室观察到盐度增加的湿地土壤甲烷产量增加。杜克大学的科学家从沿海淡水湿地采集了土壤核心样本，并将其暴露在人造海水和不含硫酸盐的人造海水中。在这两种情况下，甲烷产量都增加了。特林格的实验室最近与北卡罗来纳州立大学的马塞洛·阿尔东合作分析了这些土壤中的微生物群落。

“人们期望硫酸盐将是最重要的。在这些研究中，盐水不仅会刺激甲烷的产生，这又与硫酸盐很重要的教条相悖​​，无论你那里有硫酸盐还是有硫酸盐，都会发生这种情况。不是;事实上硫酸盐对甲烷排放没有太大影响，”Tringe说。“因此，我认为这些实验操作再次证实了这样一个故事：海水入侵不仅会产生硫酸盐的添加，还会产生更微妙的影响，而且生态系统恢复背后还有更微妙的因素。”