Climate-driven shifts in sediment chemistry enhance methane production in northern lakes.
Climate-driven shifts in sediment chemistry enhance methane production in northern lakes.
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DOI：
10.1038/s41467-018-04236-2
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发表时间：
2018-05-04
影响因子：
16.6
通讯作者：
Tanentzap AJ
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Emilson EJS;Carson MA;Yakimovich KM;Osterholz H;Dittmar T;Gunn JM;Mykytczuk NCS;Basiliko N;Tanentzap AJ
淡水生态系统是甲烷 (CH4) 的主要来源，每年为全球碳排放贡献 0.65 Pg（二氧化碳当量），并抵消约 25% 的陆地碳汇。大多数淡水甲烷排放来自沿海沉积物，大量植物物质在沉积物中分解。气候变化预计将改变植物群落的组成，从而改变碎屑食物网的输入质量，并有可能影响 CH4 的生产。在这里，我们发现，有机物分解产生的苯酚有效性的变化导致了湖泊沉积物中甲烷产量的巨大差异。由于苯酚浸出液抑制甲烷生成，与陆地来源相比，由大型植物凋落物组成的沉积物的产量至少高 400 倍。我们的结果现在表明，地球系统模型和碳预算应考虑植物群落对沉积物化学以及最终全球范围内甲烷排放的影响。湖泊的甲烷排放量存在数量级差异，给区域和全球碳预算留下了很大的不确定性。在这里，作者表明，森林垃圾中的酚类物质可以起到抑制微生物活动的作用，并且产生的甲烷比水生植物垃圾分解产生的甲烷少 400 多倍。
Freshwater ecosystems are a major source of methane (CH4), contributing 0.65 Pg (in CO2 equivalents) yr−1 towards global carbon emissions and offsetting ~25% of the terrestrial carbon sink. Most freshwater CH4 emissions come from littoral sediments, where large quantities of plant material are decomposed. Climate change is predicted to shift plant community composition, and thus change the quality of inputs into detrital food webs, with the potential to affect CH4 production. Here we find that variation in phenol availability from decomposing organic matter underlies large differences in CH4 production in lake sediments. Production is at least 400-times higher from sediments composed of macrophyte litter compared to terrestrial sources because of inhibition of methanogenesis by phenol leachates. Our results now suggest that earth system models and carbon budgets should consider the effects of plant communities on sediment chemistry and ultimately CH4 emissions at a global scale. Methane emissions from lakes vary by orders of magnitude, leaving large uncertainty in regional and global carbon budgets. Here the authors show that phenols from forest litter act as a latch to suppress microbial activity and produce over 400-times less methane than the decomposition of aquatic plant litter.
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