随着气温在迅速变暖的北极地区上升，科学家们越来越关注该地区的永久冻土——这种富含碳的冻土覆盖了大部分地貌。随着永久冻土变暖并开始融化，土壤中的微生物可能会向大气中释放大量的气候变暖二氧化碳和甲烷，从而可能加剧气候变化的影响。
研究人员正在仔细监测北极永久冻土的自然排放。近年来，他们也开始设计自己的实验，旨在调查冻土可能对未来气候变化作出的反应。
他们发现，即使是轻微的升温也可能导致永久冻土向空气中释放明显更高水平的温室气体。
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一项新研究昨日发表在《美国国家科学院院刊》上，该研究的结果表明，微生物群落是关键。变暖会改变生活和繁荣在冻土中的生物类型，从而更有利于产生更多甲烷和二氧化碳的微生物。
这项新研究依赖于阿拉斯加一个特殊研究地点的实验，科学家们在那里设计了一种方法来操纵自然景观，以研究气温上升的影响。他们建造了特殊的围栏，让积雪在地面上堆积得更深，形成一种隔热层，导致地表以下的永久冻土变暖。实验地点的永久冻土比附近未采取隔热措施的地点高出大约 1 摄氏度。
该研究地点——被称为永久冻土实验性加热项目中的碳——提供了一个模拟未来气候变化影响的独特机会。在实验室环境中，可能更难以精确地重建自然景观，从而使科学家对他们的研究结果不太确定。
对于这项新研究，研究人员进行了特殊形式的基因测序，以确定微生物群落在较温暖的地块中是如何变化的。在气温升高不到五年后，这种变化就变得明显。
在较浅的土壤层中，他们发现产生更多二氧化碳的微生物有所增加。在较深的土层中，他们发现产生大量甲烷的微生物有所增加，甲烷是一种更强的温室气体。与此同时，实验地点的甲烷排放量也增加了。
研究人员指出，产生甲烷的微生物尤其令人担忧。二氧化碳和甲烷都对气候有变暖效应——但如果土壤温室气体排放的更大比例转向甲烷这种更强的两种气体之一，那么永久冻土对气候的影响可能比科学家目前预测的还要强大。
这项研究为科学家们持续担忧永久冻土融化提供了实验支持。在整个北极地区，研究人员发现大片冻土正在稳步升温，有时甚至比科学家之前预测的还要快。
这项研究还强调了科学界对气候变化与世界微小生物之间联系日益增长的兴趣。
就在上个月，一个由 30 多位科学家组成的团队联合发表了一份声明，警告气候变化可能影响微生物群落的多种方式，以及微生物可能反过来影响全球变暖进程的方式。
除了永久冻土，他们还指出了微生物群落的变化，这些变化影响了海洋的碳吸收和海洋食物网，导致藻类大量繁殖，改变植被的生长，影响农业生产，并导致传染病的传播。
作者写道，该声明“记录了微生物在气候变化生物学中的核心作用和全球重要性”。“它还提醒人类，气候变化的影响将在很大程度上取决于微生物的反应，微生物对于实现环境可持续的未来至关重要。”
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