这一发现给科学家们敲响了警钟 ， 因为这意味着处于融解后期阶段的沼泽地区可能因不同的环境条件 ， 而产生或多或少的甲烷 。 在对未来进行预测时 ， 将这些环境条件纳入模型十分重要 。 不同地方产生的甲烷并不相同 ， 这取决于融解的程度和土壤中的微生物 。
深入北极湖泊
接下来 ， 研究小组将注意力转向了北极的湖泊 。 目前预测气候变化的研究很少关注一个湖泊不同区域在甲烷排放上的差异 。 长期以来 ， 研究者一直认为浅水层在温暖的月份中升温更快 ， 因此产生的甲烷比深水层更多 ， 但这一观点从未被验证过 。
通过对斯托达伦沼泽两个湖泊进行宏基因组学分析和气体排放测量发现 ， 上述假设可能需要做一番修正 。 在一项尚未得到同行评议的研究中 ， 湖泊深层的微生物群比浅层的微生物群含有更多的产甲烷微生物；这些微生物对气温的升高也更加敏感 。 这意味着 ， 温度的轻微上升可能会导致甲烷从湖水中部不成比例地释放 。 这意味着 ， 如果全球气温继续上升 ， 北极湖泊释放出的甲烷数量将超过我们的预期 。
2020年9月 ， EMERGE项目诞生 ， 全称为“应对变化的紧急生态系统反应”（emergent ecosystem response to change） 。 该项目得到了美国国家科学基金会1250万美元的资助 ， 聚集了来自15个学科的33名研究人员 ， 其主要工作是继续IsoGenie项目开始的宏基因组学研究 。 他们的目标是深入了解微生物在气候变化影响的进化过程 ， 甚至更进一步 ， 了解病毒在其中所发挥的作用 。
接下来的工作一方面是寻找不同微生物群落与景观特征之间的联系 。 研究人员可以通过植被等情况遥感监测这些景观特征 。 当这些联系建立之后 ， 研究人员就可以利用卫星技术绘制出整个北极的产甲烷微生物分布图 。
将斯托达伦沼泽和北极圈其他几个研究地点的观测结果 ， 与其他地方的永久冻土层碳储存情况联系起来并不容易 。 这些景观的面积、类型和偏远程度都给科学家们带来了挑战 。 事实上 ， 据研究人员估计 ， 几乎三分之一的北极研究都是在两个地点——北坡地区的阿比斯库和图里克湖——的50公里范围内进行的 。 了解微生物在局部和区域尺度上的运作机制将提供许多有价值的信息 ， 不过 ， 对于北极地区不同永冻土栖息地在融解时会发生什么 ， 目前的了解还十分有限 。 为了克服取样的偏差 ， 研究人员与美国国家航空航天局（NASA）合作 ， 着手建立一个泛北极永久冻土微生物样品的大型数据库 。 利用这个数据库 ， 科学家可以对北极未充分采样的地区进行研究 ， 对这一前景科学家们十分兴奋 。
建模的重要性
另一个挑战是了解永久冻土层融解时陆地环境会如何变化 。 对于一个特定的地点 ， 是排水并变得干燥或多岩石 ， 还是被水淹没 ， 都将对微生物群落及其气体排放产生重大影响 ， 在这些多样化的生态系统中识别微生物的独特特征具有重要的意义 。 关于这些微生物的知识将有助于建立未来碳排放的模型 ， 它们是生产温室气体的小型工厂 。 因此 ， 理所当然地 ， 我们必须了解这是如何发生的 。
一个研究小组一直在北坡地区一个遍布低洼湖泊的区域研究微生物群落 。 那里的永久冻土层在冻结和融化的过程中开裂和弯曲 ， 形成了一种混合了冰、沼泽和湖泊的冰楔多边形 。 这种复杂的景观覆盖了阿拉斯加北坡地区20%的面积 。
2015年 ， 宏基因组学方面的工作使科学家对微生物如何能在贫营养和永久冻土条件下长期生存有了新的认识 。 研究团队发现了编码铁代谢蛋白质的基因 ， 表明微生物在恶劣的条件下生存时会利用矿物质作为能量来源 。 这一发现为后来阐明永久冻土层微生物的主要生存策略提供了线索 。 2020年12月 ， 阿比斯库研究站的研究人员发现 ， 随着微生物解冻和苏醒 ， 土壤中铁的存在实际上会加速二氧化碳的释放 。
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