永久凍土解凍恐加劇全球變暖
2011年11月14日
一項最新研究對這片凍土里的微生物會對解凍做出何種反應進行了調查，凍土解凍是氣候變化造成的。隨著世界逐漸轉暖，冰封在永久凍土下的世界將會恢復生機，研究人員擔心凍土里的微小生物會產生大量溫室氣體，使全球變暖進一步加劇。
加利福尼亞州勞倫斯伯克利國家實驗室的高級科技研究員珍妮特-揚森說：“永久凍土正在解凍，但在此之前沒人留意微生物會發生什么變化。”她領導的一項研究，記錄下阿拉斯加永久凍土在1200年來首次解凍所發生的一切。揚森說：“我們現在所看到的，是以前不曾看到過的。”
她與同事們一起給凍土和解凍的永久凍土里的微生物的遺傳材料排序。通過這種方式，他們還發現一種對科學來說全新的微生物，并給它的遺傳基因藍圖或稱基因組排序。永久凍土幾乎與它聽起來一樣，這里的土已經被冰封數千年，甚至是幾十萬年，里面充滿死亡植物和其他在永久凍土形成時出現的曾經有生命的東西。不斷升高的全球氣溫導致這里面的有機物解凍，微生物開始分解這些有機質。在這個過程中，它們會釋放出大量含碳的溫室氣體。科學家尤其擔心這一過程會把大量甲烷排放到大氣里，這種物質含有碳，是一種非常有效的“全球加熱器”。由于永久凍土里封存了大量的碳，科學家擔心凍土解凍會導致全球變暖進一步加劇。例如，據估計北極永久凍土里包含的溫室氣體，超過美國2009年的溫室氣體排量的250倍。
為了計算出會有多少微生物對一個不斷升溫的世界做出反應，研究人員使用了阿拉斯加州赫斯溪的永久凍土和永久凍土上的冰層（夏季它會融化，被認為是“活性層”）樣本。他們給兩個樣本包含的DNA排序，這種方法被稱作宏基因組學。然后把這些樣本保存在41華氏度（5攝氏度）的環境下，讓它們解凍。并在2天和7天后分別再次對樣本里的遺傳物質進行檢測。他們還測量了樣本釋放出來的氣體的濃度。2天后，他們發現甲烷數量顯著增加。7天后，甲烷的濃度顯著下降，但是并未完全消失。與甲烷不同，這些樣本釋放的二氧化碳量仍在繼續增加。
研究人員利用遺傳證據，能夠看到不同凍土帶和活性層的細菌群體的情況，以及它們是如何隨著時間發生改變的。他們在整個研究中發現了代表著產甲烷細菌出現的DNA。但是他們在樣本里發現的遺傳證據表明甲烷在下降。2天后，食甲烷細菌的數量開始增加，直到第七天這種情況依然存在。揚森表示，在永久凍土的解凍面積更大時，吃甲烷的細菌可能稍微抵消導致甲烷產生的細菌制造的一些甲烷，“不過這完全取決于解凍期間的特定環境。”解凍速度和土壤里的有機物的數量等因素，都將對其產生影響。目前科學家通過這些數據還無法得知是否有什么東西清除了二氧化碳。
首先，當處于凍結狀態時，兩個樣本里的微生物群存在很大不同，盡管收集它們的地層僅相距9.8英尺（3米）。但是在未來一周多時間里，兩個樣本里的微生物群變得越來越相似，都變得與活性層里的微生物群很類似。揚森表示：“我猜我們不知道會出現什么情況，但是我們可以說這種轉變非常迅速。給大量DNA排序后，研究人員把注意力主要集中在一種產甲烷細菌身上，并草擬它的遺傳基因藍圖。她說：”這種生物體不同于以前培養出來或者在文獻里描述的生物體。“
它的數量非常豐富，研究人員在樣本里發現的大約2%的DNA序列都屬于這種生物體。因此該生物在產生甲烷的過程中可能起著至關重要的作用。目前這種微生物還沒有名字，不過它屬于耐寒菌的范疇。揚森說：”我們發現的其中一些生物體與目前已知的其他一些對放射物或干旱具有抵抗力的細菌有親緣關系。這一發現為我們提供了線索，有助于我們了解這些微生物是如何在零下2攝氏度的惡劣環境下幸存1000年的。“為了生存，這些微生物喜歡選擇一層未被凍結的咸水等環境作為藏身地。
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