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毯子泥炭沼泽荒野沼泽地侦察员侦察员
毯子泥炭沼泽沼泽在Kinder Scout,英国。 资料来源:马丁·威廉姆斯/ Alamy Stock Photo。
客人帖子
2020年12月21日10点

客座文章:人类活动如何威胁世界上富含碳的泥炭地

访客作者

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12.21.20
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21.12.2020 |10:00 AM
客人的帖子 客座文章:人类活动如何威胁世界上富含碳的泥炭地

泥炭地是与任何其他不同的生态系统。永久饱和,他们的湿地土壤荒凉对许多植物和树木,但它们含有丰富的碳。

但世界的泥炭地受到多个前锋的威胁。从温暖的气候和海平面上升到土地使用变化和野火,扰乱泥炭地生态系统风险将它们的长期碳释放到大气中。

在我们最近的论文中,发表于自然气候变化,我们审查科学文献和调查专家,探讨全球泥炭地最大的风险及其在本世纪及以后的潜在影响。

为什么泥炭地是如此碳富含碳?

泥炭地土壤的主要特征是饱和。水排除了土壤中的氧气,而植物根系需要氧气来发挥作用。这使得泥炭地成为植物难以生存的环境。

因此,高纬度的泥炭地占据尖叫和苔藓,它们很好地适应这些“缺氧”条件。与此同时,树木发现难以生存。

然而,在热带泥炭泥中,全套覆盖器可以在落水的泥土土壤上发展,树木发现了应对缺氧的策略。这些应对机制之一是“不定的根源“ - 从分支悬挂的根源,然后到达土壤以获得氧气。植物通常可以找到即使是最不可避免的地方也能够扩展。

Banyan树空中根在神圣的猴子森林圣所,巴厘岛
菩提树的气生根在神圣的猴子森林保护区,巴厘岛。资料来源:Leonid Serebrennikov / Alamy Stock Photo。

与此同时,在地下,土壤中缺氧减缓了微生物分解有机物的所有过程。无氧分解会产生甲烷,这就是为什么泥炭地是天然的甲烷排放源。

术语表
碳和二氧化碳:术语“碳”和“二氧化碳”经常互换使用,但有一个重要的区别。碳是一种元素,而二氧化碳是一种包含一个碳原子和两个氧原子的化合物。…阅读更多

最终,放缓意味着对土壤的碳投入 - 来自植物光合作用 - 超过分解的产出,因此碳积聚在土壤中。换句话说,原始状态的泥炭地是天然碳的“水槽”,因为它们从大气中占用碳。

几千年来,世界各地的泥炭地土壤中碳的年复一年的缓慢积累导致了深泥炭沉积——有时深度超过10米。

总的来说,全球泥炭地包含在周围碳的两倍所有世界的树木都放在一起。尽管如此覆盖3%地球的土地面积,泥炭地储存了全球土壤碳股的25%。这些估计变化 - 周围之间400亿和1,000bn吨碳总的来说——但事实上泥炭地是大量的碳储存地。

“灰姑娘”的生态系统

泥炭地历来被认为是不毛之地和贫瘠之地——甚至是不健康和危险的。这导致了一种“改善”它们的驱动力——换句话说,就是把它们排干,使它们成为更“多产”的景观,为人类提供食物或燃料。

排水使氧气回流到泥炭土壤中,导致快速的“有氧”分解。因此,排干的泥炭地通常成为碳源,也更难以保持水分。大约15%世界各地的泥炭地被认为是处于退化的状态 - 这增加到80%为英国泥炭地

作为一种管理实践,泥炭地的排水忽视了它们所提供的所有生态系统服务。这不仅体现在碳封存方面,还体现在生物多样性、水和食物的供应方面,以及具有文化重要性的景观和过去环境的记录方面。

例如,许多人依靠上游的泥炭地获得饮用水。现在是时候改变我们对泥炭地的看法了,从荒凉、贫瘠的空间,认识到它们为人类和地球上的生命提供了多种好处。

也许,与森林相比,人类不容易欣赏泥炭地的重要性和美丽。但是泥炭地发生的大部分事情发生在地下,我们无法看到所有这些在地下发生的过程。这就是为什么生态系统被称为“灰姑娘”生态系统,因为它的美丽和好处是隐藏的,等待我们去发现。

然而,它可能需要,是蹲下来更紧密地检查Sphagnum苔藓或者食肉厂爱上泥炭地。

Sundew Drosera,一棵红色食肉植物在泥炭沼泽。
茅膏菜,一种生长在泥炭沼泽中的红色食肉植物。资料来源:Roman Kýbus / Alamy Stock Photo。

全球变暖和泥炭地

关于泥炭地将如何应对气候变化,仍有很多争论。幸运的是,有资料存储在泥炭地记录本身,我们可以提取措施,了解帕特兰斯如何回应过去的气候变化。

每年,随着新的泥炭层沉积下来,土壤就会收集到当时环境条件的证据碎片。这些可以是花粉、无核变形虫和碳氧同位素的形式。科学家可以在土壤中钻取一个岩心,以获取过去泥炭沉积的时间线。

这些古气候研究表明高纬度泥炭地很可能会随着气候变暖而增加其碳汇能力——也就是说,随着温度的升高,它们将更快地积累碳(假设它们没有退化)。

这将意味着它们是我们所说的“负反馈”——它们对变暖的反应具有减少进一步变暖的效果。

然而,这可能只在高纬度地区是正确的,那里的变暖将导致更长的生长季节长度和更多的光合作用的碳输入。微生物的分解也会随着气候变暖而增加,但到目前为止的数据显示,植物的光合作用会增加更多。

热带地区的情况可能不是这样,尽管我们不能确定这一点,因为对热带泥炭地的研究还不够。但我们的发现表明,总的来说,如果泥炭地得到保护,它们可能有助于我们减缓气候变化。

另一个问题是气候如何影响泥炭地分配。整体泥炭块碳水槽不会受到累积碳的速度有多快的影响,而是这些生态系统是多么广泛。

泥炭地的范围将受到气候的影响,更具体地,通过具有足够的水分来保持土壤饱和来确定。有关泥炭地的程度将在未来发生变化的情况存在不确定性,但与许多其他生态系统一样,如果有足够的水分,它们可能会向北转移分销。

总的来说,气候变化可能会增加泥炭地的碳汇能力,特别是在高纬度地区,并以我们无法预测的方式改变泥炭地的分布,因此不确定性仍然存在。

泥炭地的未来

决定泥炭地未来命运的不仅仅是气候变化。下面的图表显示了其他一些可能也会起作用的变化因素,包括土地利用变化、大气污染和火灾。

最具变化影响 - 全球泥炭地 - 碳统计全球
改变的主要代理商影响全球全球泥炭碳碳衰老。来源:Loisel等。(2020)。

在我们最近的一篇论文中,我们从专家那里收集了泥炭区的意见,以研究全新世(过去10,000年)在全新世期间改变了泥炭地碳水槽的意见。征管(最近的过去)以及未来可能发生的变化。

专家意见有所不同,但总体而言,他们希望泥炭地将从本世纪的整体碳汇转移到一个来源 - 主要是由于气候变化和人类影响在热带泥炭地的影响。

但是,了解泥炭地将如何变化的一个限制因素是它们目前尚未包含在内地球系统模型(ESMS)科学家用来使气候变化预测。

这是因为它们通常被认为在碳循环中没有重要作用。部分原因是泥炭地是缓慢的碳汇——泥炭地需要数千年的时间才能形成——但它们也经常被认为是“惰性”的碳存储。

然而,我们现在知道,这些大型碳存储并不稳定。例如,我们已经看到大规模的泥炭火灾东南亚,俄罗斯和其他北方地区,如英国。我们也知道,像火这样的过程可能会调动泥炭并将其释放回大气中。

因此,我们需要考虑ESMS中的泥炭地,如果要更好地预测泥炭地和气候变化的命运。

在印度尼西亚Banjarmasin附近的火灾期间,烟幕从泥炭地升起
印度尼西亚班加马辛附近的泥炭地发生火灾,浓烟从泥炭地里升起。资料来源:路透社/ Alamy Stock Photo。

挑战和机遇

最近,科学家和实践者对基于自然的气候解决方案- 通过保护,恢复或改进的土地管理行动,从大气中删除CO2的方法。

研究强调了泥炭地作为一个关键选择的重要性。例如,一个研究估计数泥炭地恢复的全球温室气体节约潜力 - 仅计数受土地利用变化受负面影响的泥炭块 - 类似于来自所有农业土壤的最乐观的封存潜力。换句话说,避免泥炭地的排放可能是我们最重要的自然气候解决方案之一。

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然而,泥炭动态向气候政策和管理领域的转移仍处于初期阶段。此外,矛盾的研究已经开始出现- 特别是周围岩石碳积累潜力的最近变化。

我们需要更好地了解泥炭块的碳动力学 - 特别是对于热带泥炭地 - 以确保声音土地使用决策,并预计将未来变化与政策直接相关的碳封存。

我们纸上的收银处的消息是泥炭地是必不可少的生态系统 - 它们为我们提供水并占据我们想要保持完整的大量碳。因此,我们有责任找到管理它们的方法,适用于人类和地球。

Loisel,J.等人。(2020)专家评估全球泥炭碳汇,自然气候变化的未来脆弱性,DOI:10.1038 / S41558-020-00944-0

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