在2023年1月18日发表于《自然》的一项研究中，一个国际团队回顾了目前对世界河流网络中碳通量的了解。该研究论证了河流在全球碳循环中的核心作用，并主张建立一个全球河流观测系统，以支持更好地预测全球变化的影响。
该论文首席作者、洛桑联邦理工学院（EPFL）环境科学教授Tom Battin说服了该领域的十余位专家参与撰写这篇论文。他们的研究首次结合了最新数据，证明了河流生态系统对全球碳通量（整合了陆地、大气和海洋）的至关重要性。
该团队在研究中强调了全球河流生态系统代谢的作用。“河流生态系统的新陈代谢比人体复杂得多，”Battin解释说。“它们通过微生物呼吸和植物光合作用的综合效应产生氧气和二氧化碳。重要的是要充分了解潜在的机制，这样我们才能评估和量化生态系统代谢对碳通量的影响。”
“河流不仅仅是通往海洋的‘管道’，”共同作者、澳大利亚南十字星大学生物地球化学家Judith Rosentreter说。“它们是‘生物地球化学反应器’，可以分解从陆地上获得的有机碳，并将其中一些作为温室气体排放到大气中。”河流也会在沉积物中埋藏一些碳。河流网络受到气候和全球变化的影响。该团队通过汇编关于河流生态系统呼吸和植物光合作用的全球数据得出了他们的发现。
他们的发现指出了河流生态系统的代谢与全球碳循环之间的明确联系。在将水引向海洋的同时，河流生态系统代谢会消耗来自陆地生态系统的有机碳，从而产生排放到大气中的二氧化碳。未被代谢的残留有机碳与未排放到大气中的二氧化碳一起进入海洋。
河流生态系统的代谢。（Battin et al.《自然》2023）
该研究还探讨了全球变化，尤其是气候变化、城市化、土地利用变化和流量调节(包括大坝)如何影响河流生态系统代谢和相关温室气体通量。例如，灌溉农田的河流从肥料中吸收了大量的氮。氮浓度升高，加上全球变暖导致的升温，会造成富营养化——这一过程会导致藻华的形成。当这些藻类死亡时，它们会刺激甲烷和一氧化二氮的产生，这些温室气体的效力甚至超过二氧化碳。
热带地区河流网络的二氧化碳排放量远高于温带或寒冷地区。因此在热带地区向海洋输出的碳也增加了，这可能会影响沿海和海洋水域的健康，比如澳大利亚的大堡礁。“河流流量对河流的总体碳平衡很重要。有些河流在一年中会部分干涸，像澳大利亚的一些河流。这些水位和流量的变化极大影响了河流代谢和温室气体排放，”Rosentreter说。“洪水事件和山洪暴发的增加也将对河流代谢和温室气体产生具有重要但鲜为人知的影响，”她补充道。
作者们在论文的末尾强调了建立全球河流观测系统（RIOS）的必要性，以更好地量化和预测河流对全球碳循环的作用。RIOS将把来自河流中的传感器网络和卫星图像的数据与数学模型结合起来，生成与河流生态系统代谢相关的近实时碳通量。“由此，RIOS将作为一种诊断工具，让我们能够为河流生态系统‘把脉‘，并对人类的干扰做出反应，”Battin总结说。“河流网络和我们出于健康目的而监测的血管系统相当。现在是监测世界河流网络健康状况的时候了。”
（文/牛静美 来源：地球Nuance）
【参考来源：】
Battin et al.《自然》：《变化世界中的河流生态系统代谢与碳生物地球化学》
https://doi.org/10.1038/s41586-022-05500-8
https://www.researchgate.net/publication/367263727_River_ecosystem_metabolism_and_carbon_biogeochemistry_in_a_changing_world
https://actu.epfl.ch/news/why-rivers-matter-for-the-global-carbon-cycle/
https://www.scu.edu.au/engage/news/latest-news/2022/why-rivers-matter-for-the-global-carbon-cycle.php
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