复旦大学生命科学学院生态学科聂明团队的研究发现，在全球尺度上湿地甲烷（CH4）排放的温度敏感性大小主要取决于水位变化，而二氧化碳（CO2）排放的温度敏感性不受水位影响。这一发现为精准预测湿地碳循环与气候变化间的反馈方向及强度提供了重要的科学依据。8月9日，国际气候变化顶级期刊《自然-气候变化》（Nature Climate Change）以研究长文发表了该成果。
大气温室气体浓度升高是导致气候变暖的直接元凶。CH4是重要的温室气体之一，在百年尺度上的增温潜势为CO2的34倍。湿地作为地球上最为重要的碳库，也是CH4最大的自然排放源。在厌氧环境下，由于湿地CH4排放对温度变化的响应强度（即温度敏感性）远高于CO2排放，学界普遍认为气候变暖将加速湿地CH4的排放，进一步加速气候变暖的进程。然而，值得注意的是，复杂多样的湿地生态系统并不总处于水饱和的厌氧状态。事实上，湿地水位受潮汐、降水与人类活动等因素影响，常表现出多样性（如季节性波动）。尽管如此，全球湿地水位变化如何影响温室气体排放的温度敏感性，仍是当前悬而未决的重要科学问题，制约了人们对未来地球气候系统变化的准确预测。
图1：全球尺度上湿地CH4与CO2排放的温度敏感性具有相似性
聂明团队的最新研究成果表明，在考虑全球湿地多样的水位情景下，湿地CH4与CO2排放具有相似的温度敏感性（图1），而非以往普遍认为的CH4高于CO2。通过分析不同水位情景发现，湿地水位与CH4排放温度敏感性呈正相关关系，而对CO2排放的温度敏感性没有显著影响（图2）。这些发现表明，未来温度升高对湿地CH4排放的刺激作用并不总强于CO2，而是取决于湿地水位变化；同时，这也意味着未来气候变暖对湿地土壤CH4排放的促进作用低于当前的预计强度，而这将对预测未来大气CH4浓度变化产生深刻影响。
图2：水位变化对湿地温室气体排放温度敏感性的影响
近三年来，聂明团队在“陆地碳循环与碳中和”领域取得了系列突破，发现了湿地温室气体排放的热敏感性与热适应性及其成因（Nature Communications 2020; Soil Biology & Biochemistry 2018等），阐明了我国森林生态系统土壤碳分解特征与趋势（Advanced Science 2020;Science Bulletin 2021;Global Change Biology 2020 and 2021等），揭示了火灾、土地利用方式改变、植物入侵等全球变化因子对生态系统生物地球循环的影响（Global Change Biology 2021; Environmental Research Letters 2020; Soil Biology & Biochemistry 2020等）。
近期，依托长江河口湿地生态系统国家野外科学观测研究站，包括聂明教授在内的复旦生态学科团队在该国家站内布设了湿地水位长期控制实验，共130亩（图3）。通过该实验探讨水文变化对湿地生物多样性与生态系统功能的影响，助力生态学科的发展。
图3：长江河口湿地生态系统国家野外科学观测研究站湿地水位长期控制实验
复旦大学生态学博士后陈鸿洋为本文的第一作者，聂明教授为本研究通讯作者。该工作受到国家基金委水圈微生物重大研究计划与重点项目的资助。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41558-021-01108-4
