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一个新的研究北卡罗莱纳州立大学的研究表明，甲烷，一种强效的温室气体，主要是在所谓的幽灵森林或沿海森林的枯树下面的土壤中产生的，这些森林正因海平面上升而被毁灭。
这种逸出的甲烷气体，俗称森林幽灵树的“屁”，实际上是由不同的微小微生物产生的。研究人员想知道不同的微生物群落是在土壤中还是在死亡的树木(也被称为树桩)中产生甲烷气体。他们发现，虽然甲烷气体是在土壤中产生的，但当气体从木材中上升时，树木就像过滤秸秆一样。当气体上升时，木材中的微生物进一步发生化学变化并消耗气体。
“我们正在追踪甲烷最初的来源，我们发现它来自土壤，当它在树木中移动时，它也在发生变化。马塞洛墩他是北卡罗莱纳州林业与环境资源学院的副教授。“甲烷在通过这些障碍时正在被处理。”
作为气候变化的一个视觉信号，由于海平面上升，幽灵森林预计将在东南沿海地区变得更加常见。在之前的研究中，墩和他的同事们研究发现，在计算鬼森林的温室气体排放时，阻碍因素是很重要的，如果忽略了这些阻碍因素，那么在过渡森林中产生的一些排放就会打折扣。在他们的新研究中，研究人员想要了解甲烷的来源。
为了回答这个问题，研究人员分析了来自北卡罗莱纳海岸阿尔伯马尔-帕姆利科半岛五个地点的幽灵森林中枯树的甲烷气体样本。他们测量了树木、土壤和土壤中水分的气体浓度。他们还追踪了产生和使用甲烷气体的微生物留下的化学特征。甲烷由两种元素组成——氢和碳——每一种元素的分子质量都不同于其他同类型的原子，这取决于它们原子核中中子的数量。这些元素的变化被称为同位素，因为它们没有放射性，所以被称为稳定同位素。研究人员分析了每种元素稳定同位素的数量和类型，以帮助他们追踪甲烷。
该研究的第一作者说:“稳定同位素的特征就像你可以追踪的指纹。梅林达•马丁内斯他曾是北卡罗来纳州立大学的研究生，现在是美国地质调查局(U.S. Geological Survey)的博士后学者。“在我们之前的工作中，我们看到甲烷从树木中释放出来。它是从哪里来的?它是来自土壤，由微生物产生的，还是树本身分解时产生的?”
他们发现，甲烷浓度通常会随着从地面获得的甲烷浓度的升高而降低。他们还发现了碳和氢中较轻和较重的同位素比例发生变化的证据，这些碳和氢的同位素从地下的水到土壤，再到岩屑。
最后，他们从树木中提取样本，并将其放入小瓶中，以观察它们在无氧环境中分离时是否会产生甲烷，或者在富氧的小瓶中是否使用了甲烷。他们发现，这些小瓶中产生或消耗的甲烷很少。
马丁内斯说:“100瓶样本中只有5瓶产生了显著的结果，这进一步证明了枯树排放的甲烷起源于土壤。”
这些发现只是针对一种温室气体，但研究人员表示，这很重要，因为了解甲烷通量对于了解森林向幽灵森林转变的环境影响具有重要意义。研究人员说，甲烷比二氧化碳具有更高的变暖潜力。
“能够了解甲烷是如何在生态系统中移动的很重要，”马丁内斯说。“这些鬼魅森林地区是暂时的生态系统;它们将变成沼泽。但即使在暂态期间，我们也想知道幽灵森林是如何产生和移动这种温室气体的。”
这项名为“确定淡水森林湿地中枯树甲烷的来源和氧化”的研究发表在《科学》杂志的网上环境科学前沿2022年2月1日。除了Ardón和Martinez，另一位作者是Mary J. Carmichael。该研究由美国国家科学基金会(DEB1713502)和北卡罗来纳州海洋基金/太空基金资助(2019年)。
-oleniacz -
编辑报告:摘要如下。
“淡水森林湿地中枯树甲烷的来源和氧化”。
作者:梅琳达·马丁内斯，马塞洛Ardón和玛丽·j·卡迈克尔。
发表在线2022年2月1日，在杂志上环境科学前沿．
DOI：10.3389 / fenvs.2021.737379
摘要湿地是甲烷(CH4)的主要来源，因此了解甲烷的途径、机制和来源对预测未来气候变化的正反馈至关重要。植物介导的甲烷从沉积物中运输被认为是湿地生态系统的主要贡献者，尽管很少有研究测量了站立的死树(断枝)。随着沼泽迁移到淡水森林湿地，预计东南海岸的障碍将变得更加常见。在本研究中，我们的目标是区分CH4的主要来源，即来自土壤或原位来源。对不同来源的δ2H和δ13C稳定同位素组成进行了源测定。我们测量了不同组分中CH4的含量:阻碍物茎侧和土壤-大气界面的排放;从地面不同高度(30、60和120 cm)的拦阻干线空气和土壤孔隙水的浓度。从两个高度(60和120 cm)测量树核中潜在的CH4生成和氧化，以检测树干中潜在的CH4生成或氧化。我们发现，断枝内的CH4浓度(~ 10- 200ppm)是大气水平的2-50倍，且一般随茎高的增加而降低。稳定同位素δ13C和δ2H从孔隙水向土壤和茎干富集。 δ13C enrichment of CH4 in snag stems suggests that CH4 is being oxidized as it moves through snags. The tree core vial incubations showed that very few cores produced small amounts of CH4 under anaerobic conditions (n=5 out of 50), and very few cores oxidized CH4 under more aerobic conditions (n=5 out of 50). It is possible that a small amount of CH4 is produced in-situ within the heartwood, but it is likely this depends on the density, porosity, and aeration of snags (degree of decay). Our results highlight that high concentrations of CH4 can persist within the heartwood of snags long after initial decay, and that CH4 emitted from snags is largely derived from deep wetland soils and oxidized during transport (via diffusion) throughout the stem of snags.
