通过研究古代水生植物的化石，西北大学和怀俄明大学(UW)的研究人员正在更好地了解北极湖泊中产生的甲烷如何影响气候变化，以及如何受到气候变化的影响。
在一项新的研究中，研究人员检查了从全新世早期到中期的沉积物中作为有机分子保存下来的叶子的蜡质涂层，这是一个由于地球轨道缓慢变化而发生的强烈变暖时期，在11700到4200年前。这些蜡状生物标志物——曾经是常见的水生棕色苔藓的一部分——被保存在格陵兰岛四个湖泊下面的沉积物中。
通过研究这些生物标记物，研究人员发现，过去全新世中期的变暖导致格陵兰岛气候范围广泛的湖泊产生甲烷。由于甲烷是一种比二氧化碳更强的温室气体，因此了解甲烷产量随气候变暖而发生的任何变化都很重要。
目前，研究人员对北极湖泊产生了多少甲烷以及持续变暖将如何影响甲烷产生的知识并不完全。这项新的研究表明，气候变暖可能会导致湖泊中甲烷排放的变化，而这一变化此前并未得到充分的重视。
这项研究将发表在《科学进展》杂志上。
该研究的负责人杰米·麦克法林(Jamie McFarlin)说:“上一次格陵兰湖经历大规模变暖时，我们正在走出最后一个冰河时代，湖泊甲烷循环增加的条件需要一段时间才能形成。”“但一旦它发展起来，我们研究中的湖泊在数千年的时间里保持了一个强化的甲烷循环，直到自然驱动的全新世晚期冷却开始。这支持了气候对一些北极湖泊甲烷循环的依赖。”
该研究的资深作者Magdalena Osburn补充说:“这些数据表明，在过去的温暖时期，甲烷循环的周期增加了。”“生活在一个变暖的星球上，我们可以通过过去的这些迹象来帮助预测我们的未来。我们怀疑这个过程在这些湖泊的未来会变得越来越重要。”
研究开始时，麦克法林还是西北大学的一名博士生;现在她是华盛顿大学的助理教授。奥斯本是西北大学温伯格文理学院地球与行星科学副教授。奥斯本与温伯格学院地质科学教授亚罗·阿克斯福德(Yarrow Axford)共同担任麦克法林的顾问，他是该论文的第二作者。
湖泊是甲烷的重要天然来源，但随着北极湖泊持续变暖，甲烷产量究竟会发生多少变化，目前还没有完全量化。由于北极和北方地区是地球上变暖最快的地区，研究人员必须更好地了解这些湖泊中变暖的温度和甲烷产生之间的动态关系。
为了探索这些动态，研究人员在两个湖泊(蜡唇湖和特里夫纳索湖)产生了新的数据，并审查了格陵兰岛另外两个湖泊(N3湖和冥王星湖)的已发表数据。他们将沉积物中水生植物蜡的氢同位素组成与陆生植物和其他来源的生物标志物进行了比较。水生植物生物标志物的同位素组成在大多数地点显示了全新世早中期的甲烷特征。
因为这些植物吸收甲烷，它们可能会在湖泊产生的甲烷排放到大气之前减轻一些甲烷。
麦克法林说:“在我们研究的湖泊中，一些甲烷被生活在湖泊中的水生苔藓所吸收——可能是通过与一种以甲烷为食的细菌的共生关系。”“在我们的研究期间，我们还不知道这些湖泊产生了多少甲烷，消耗了多少甲烷，因此对大气的总体影响仍不清楚。然而，植物对甲烷的吸收可能仅限于非常特定类型的水生苔藓，因此并非所有湖泊甚至所有北极湖泊都有相同的动态。”
“北极有大片地区被湖泊覆盖，”阿克斯福德说。“并不是每个湖泊都有能记录甲烷动态的苔藓，但我们的研究还强调，那些大片的北极湖泊很容易受到气候驱动的甲烷循环变化的影响，无论苔藓是否在现场见证这些变化。这是北极快速变暖可能影响全球气候的另一种方式。”
这项名为“格陵兰湖的水生植物蜡氢和碳同位素记录了过去全新世变暖期间甲烷循环的变化”的研究得到了美国国家科学基金会(NSF)极地项目分部奖、NSF研究生研究奖学金、西北大学保拉·m·特伦斯可持续发展与能源研究所和美国地质学会研究生研究奖的支持。
