北极的冻结地面含有大量的有机碳。随着永冻土的融化和海岸线的侵蚀，这些碳的一部分被带入海洋。在那里，微生物可以分解它并释放出助长气候变化的温室气体。迄今为止，科学家们对这些碳有多少返回到大气中以及有多少仍被锁在海洋里知之甚少。来自阿尔弗雷德·韦根尔研究所和不来梅大学海洋环境科学中心（MARUM）的研究人员现在已经研究了加拿大基基塔鲁克（赫歇尔岛）附近的永冻土海岸这一过程。通过研究沉积物核心，研究小组发现大部分陆地碳被保存在海底。他们还发现，海洋微生物的行为就像选择性饮食者，更喜欢来自海洋的新鲜碳而非从永冻土释放的旧碳。这些发现发表在《自然地球科学》上。 巨大的碳储存开始融化北极土地上的永冻土生态系统含有大约1300亿吨有机碳，其中大部分来自植物残骸。还有另外400亿吨储存在海洋沉积物和河口三角洲中。随着气候变暖，北极的升温速度超过其他任何地区。快速的温度上升导致冻结的土地融化，海岸线断裂。之前锁在土壤中的碳可以通过河流和海岸侵蚀到达北冰洋。"因此，每年多达0.02亿吨的碳进入海洋，预测显示这一流出量到2100年可能会增加70%到150%"，研究的首席作者、阿尔弗雷德·韦根尔研究所海洋与极地研究中心的曼努埃尔·鲁本博士表示。"然而，迄今为止还不清楚其中有多少被释放回大气作为温室气体，以及有多少存储在海底。"解决这一不确定性显得至关重要，因为科学家需要知道碳的最终去向，以估计永冻土融化对气候的影响。 沉积物核心揭示碳的去向为了调查这一点，研究人员从赫歇尔岛沿海的多个地点收集了沉积物核心。这些核心包含大约50年内沉积的材料层。结果显示，被冲入海洋的碳中，只有相对少量成为了活跃的碳循环的一部分。"尽管这里的海洋带走了来自海岸的大量有机碳，令人惊讶的是其中难以进入海洋的活跃碳循环，"曼努埃尔·鲁本说。"微生物将约10%的沉积物中的有机碳转化为气体，冒升到水中，然后可能进入我们的气氛中。"大部分剩余的碳仍然埋藏在海底。 化学线索追踪微生物活动科学家分析了沉积物核心的成分，并测量了来自永冻土的材料在海床上的积累速度。他们还研究了沉积颗粒之间微小空间中的溶解无机碳，称为孔隙水。这些测量揭示了微生物在消费有机材料后释放了多少二氧化碳。孔隙水的同位素组成帮助研究小组确定了这些材料的来源。"碳同位素代表了我们的原子指标，可以识别微生物的食物来源，"阿尔弗雷德·韦根尔研究所的地球化学家及'海洋底部 - 地球未被探索的接口'卓越集群的联合发言人吉瑟琳·莫伦哈用户表示。"例如，13C同位素告诉我们它们是消耗了来自陆地的碳还是海洋的碳。通过14C同位素，我们能够确定单细胞生物是更喜欢来自永冻土的旧有机碳，还是新鲜的来自藻类残留的有机碳。" “美食家”细菌优选新鲜碳结果表明，寄居在沉积物中的生物对各种碳的兴趣并不相同。"沉积物中栖息着'美食家'细菌，他们显然更喜欢来自近期藻类残留的新鲜碳，而非来自永冻土沉积的'旧'碳,"吉瑟琳·莫伦哈用户解释说。由于微生物偏好新鲜的海洋材料，因此来自融化永冻土的旧碳可能对大气温室气体水平的贡献比科学家之前担心的要小。然而，研究人员警告说，整体图景尚不清晰。"然而，我们仍然需要在这方面进行进一步研究。这是因为来自永冻土的一些有机碳可能在到达海底之前已经被分解。" 沿海碳可能重塑北极生态系统从陆地到海洋的碳运动可能影响的不仅仅是温室气体排放。它还可能改变支持地方社区食物资源的沿海水域的化学成分和生物特性。海岸侵蚀所释放的沉积物可能降低阳光的量...