チベットの湖は最終氷期最盛期以来、持続的なCO2放出源であった

古い山岳湖が今日に重要な理由

気候変動を話すとき、多くの場合は煙突、森林、海洋を思い浮かべます。しかし何千もの高地の湖もまた静かに大気と二酸化炭素（CO2）をやり取りし、地球の長期的な気候に影響を与えています。本研究は一見単純な問いを投げかけます：しばしば「第三の極」と呼ばれるチベット高原の湖は、過去26,000年にわたって大気からCO2を吸収していたのか、それとも大気へ放出していたのか？その答えは、これらの遠隔の水域が長期にわたり一貫してCO2の放出源として働いてきたことを明らかにしており、とくに最後の氷期からの移行期に顕著でした。

湖の植物に刻まれた炭素の記録を読む

過去をのぞくために、研究者たちは古い湖のCO2濃度の信頼できる「温度計」を必要としました。そこで彼らが目を向けたのは、湖底の泥に埋もれた水生植物の微細な遺骸です。陸上植物と同様に、水生植物は周囲の水に溶けた炭素を使って組織を作ります。組織中の軽い炭素と重い炭素の相対割合（δ13Cとして表される）は、水中にどれだけCO2が溶けているか、またその水の酸性・アルカリ性によって変化します。研究チームは中国全土の105の湖から現代の水生植物と水サンプルを収集し、寒冷な高地、砂埃の多い高原、河川平野、砂漠盆地までを網羅しました。植物組織に刻まれた炭素の指紋と水中で測定されたCO2を比較することで、植物遺骸が過去のCO2レベルを確実に追跡できるかを検証しました。

過去の湖CO2を測る新しい手法

現代の調査は、水生植物の炭素署名と溶存CO2量との間に非常に強い結びつきがあることを示しました。湖水にCO2が多いとき、植物のδ13C値は一方向に強くシフトし、CO2が乏しいときは逆方向へシフトしました。この関係は沈水植物、浮葉植物、藻類といった異なる植物タイプや、化学組成の異なる湖にわたって成り立ちました。植物の炭素はまた水の酸性度（pH）とも追随しており、pHが炭素の溶存形態（溶存CO2と他の形態）を支配します。種や塩分、深さといった要因が多少のノイズを導入するものの、全体のパターンは非常に強固で、著者らは数学的な較正式を導き出しました：植物遺骸のδ13Cが与えられれば、その植物が生育した時点の湖内CO2濃度を再構築できるのです。

26,000年分のチベット湖史を再生する

この較正を用いて、研究チームは湖底から掘取した堆積コア――自然のアーカイブ――を4つのチベット高原の湖から得て、さらに過去に発表された10の湖の炭素データと組み合わせました。これらは最後の氷期の最寒期からその後の温暖化、そして現代に至るまでの過去26,000年を網羅します。植物ベースのプロキシを適用して、研究者たちは湖のCO2とpHが時間とともにどのように変動したかを再構築しました。浮かび上がった像は鮮烈です：この期間を通じて、チベットの湖は大気と単純に平衡していると期待されるよりも一般に多くのCO2を保持しており、つまり一貫して大気へCO2を漏出していたのです。排出は約18,000〜8,000年前の間、最後の氷床後退期と完新世初期にピークに達しました。この時期は世界の気候が急速に温暖化していた時期にあたります。

なぜ氷期後にCO2がピークになったのか

湖のCO2が最大になった時期は、極域の氷床コアに記録された大気中CO2の全球的上昇や、単純な堆積物中の有機物や栄養塩の蓄積量とはきれいには一致しません。代わりに鍵となるのは水収支と酸性度の変化のようです。最後の氷期後に気温が上がると、チベットの湖にはより多くの降雨や融雪由来の流入水が注ぎ込みました。これらの流入は土壌や河川から炭素を運び、湖のpHを低下させる傾向があり、水中の炭素がより多く遊離したCO2として存在するように化学状態をシフトさせました。現代の測定は低いpHが湖水中の高いCO2と密接に関連することを示しており、再構築されたpH履歴もこの関連を支持します：氷床後退期には湖はよりアルカリ性が低くCO2に富み、中〜後期完新世にはよりアルカリ性が高く湖ごとにばらつきが大きくなり、今日の状況に似ていました。

地球規模の炭素循環にとっての意味

氷床後退期にチベットの湖が今日の2〜3倍の溶存CO2を有していたという発見は、当時の大気中CO2の全球的上昇に対して無視できない寄与をしていた可能性を示唆します。現代の湖沼はすでに海洋の炭素吸収量のかなりの割合に相当するCO2を放出しており、より暖かく湿潤な氷期後の世界では、その寄与は特にチベット高原のような高地や乾燥地域の湖から大きかったかもしれません。本研究は一地域に焦点を当てていますが、水生植物遺骸を使って古環境のCO2濃度を読み解くという強力な新ツールを提供し、世界中の湖に適用できる可能性を示します。また、気候・水・生態系が相互作用するなかで、孤立して見える山岳湖であっても地球の長期的な気候の形成に重要な役割を果たしうることを思い出させてくれます。

引用: Liu, H., Liu, W., Wang, Z. et al. Tibetan lakes have been persistent CO2 sources since the Last Glacial Maximum. Commun Earth Environ 7, 330 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03360-y

キーワード: チベット高原の湖, 湖の炭素サイクル, 古気候, 水生植物の同位体, CO2排出