科学家们对在北极海岸发现的古代碳的隐藏来源感到惊讶

北极海岸

最近在北极发现了一种以前未知的重要碳源,这让科学家们惊叹于曾经被忽视的对当地沿海生态系统的贡献——并担心在气候变化的时代,这可能意味着什么。

在一个自然通讯论文发表于今天,来自德克萨斯大学奥斯汀海洋科学研究所和杰克逊地球科学学院、美国鱼类和野生动物管理局的水化学家和水文学家佛罗里达州立大学提供了大量未检测到的溶解有机物进入北极沿海水域的浓度和通量的证据,其来源是冻土上的地下水流动。虽然看不见这些水从陆地流向海洋,但研究人员现在相信,它携带了大量的碳和其他营养物质到北极沿海的食物网中。

全球都知道,地下水在向海洋输送碳和其他营养物质方面具有重要作用,但在北极,很多水仍被困在冻土中,地下水的作用还不太清楚。科学家们惊讶地发现,地下水可能为阿拉斯加波弗特海贡献了大量的溶解有机物,几乎与附近河流在夏季产生的溶解度相当。

“我们必须在地下水开始以不同的方式思考,”UT AUSTIN的海洋科学教授吉姆麦克拉德说。“从河流流到北冰洋的水很好,但直到现在流向这大洋的地下水。”

研究界一般认为,北极地区到海上的地下水进入较小,因为多年生冻结的地面或永久冻土,将水流量限制在苔原表面下方的水流。

今天发表的研究描述了在夏季北极地下在土地表面下的地下水中流动的地下水中溶解碳的浓度和年龄。该团队发现,由于浅地下水在阿拉斯加北部地点的地表下流动,它可以根据预期挑选新的年轻有机碳和氮。然而,他们还发现,由于地下水流向海洋,它与深层土壤层和解冻永久冻土的层混合,拾取和运输世纪到千年的旧有机碳和氮。

这些由地下水运输的旧碳被认为是最低限度分解的,在它进入海洋之前从未见过天光。

“地下水投入是独一无二的,因为这种材料是直接射击海洋而不看到或通过光照相光降解,”麦克拉兰说。“水上的阳光可以分解有机碳,因为它在河流下游行驶。送到地下水的沿海海洋的有机物不受此过程的影响,因此可能是与北极沿海水域生活在北极沿海水域的细菌和更高生物的食物源。“

研究人员得出结论,在夏季,从地下水供应从地下水的可脱可有机碳从地下水的溶解有机物质通量的溶解有机物通量。

“尽管很古老,地下水中溶解的有机碳每年夏天都为当地沿海食物网提供了一种新的、潜在的重要燃料和能源来源,”该研究的主要作者克雷格·康诺利(Craig Connolly)说,他是德克萨斯大学奥斯汀分校海洋科学研究所的应届毕业生。“地下水输入在北极沿海生态系统的碳和养分循环中所起的作用,现在和未来随着气候变化和永久冻土继续融化,我们希望这将在未来几年激发研究兴趣。”

作者之一、杰克逊地球科学学院(Jackson School of Geosciences)教授m·巴亚尼·卡德纳斯(M. Bayani Cardenas)说,气候变化对北极的巨大影响使地下水研究变得更加重要。

“北极的升温速度是地球其他地区的两倍。随之而来的是永久冻土层的融化和地下蓄水层的诞生。”“未来,北极的地下水输送可能会变得越来越重要。”

参考:“地下水作为北极沿海水域溶解有机物的主要来源”,CARIG T. CONCOLLY,M. Bayani Cardenas,Greta A. Burkart,Robert G. M. Spencer和James W. McClelland,2020年3月20日,自然通讯
DOI: 10.1038 / s41467 - 020 - 15250 - 8

该研究得到了国家科学基金会,北太平洋研究委员会,伍兹洞海洋学机构,美国鱼类和野生动物服务,UT Austin的杰克逊学校和UT Austin地质基金会的支持。

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