来自叶多玛融化的古老溶解有机碳在西伯利亚湖泊中的大规模富集

融化的北极湖泊中隐匿的碳

随着北极变暖，冰冻了数万年的古老地层开始融化。在西伯利亚，这种被称为永久冻土的冻结土壤中储存着大量古老的有机碳。当这些冻结地层塌陷形成湖泊时，科学家担心长期封存的碳可能迅速转化为温室气体并释放到大气中。本研究聚焦于东西伯利亚中部雅库特地区的湖泊，旨在弄清有多少古老碳被释放出来、它在水中以何种形态存在，以及有多少最终以二氧化碳或甲烷的形式排放。

不同类型的北极湖泊

研究团队将注意力放在Syrdakh溪流流域的一组小型湖泊，该地区下伏着富含冰的“叶多玛”永久冻土，形成于上一个冰期。他们考察了四种主要湖泊类型。新近的热塌陷湖是自20世纪50年代以来出现的年轻池塘，因内部冰融化导致地面突然下陷而形成。较老的“阿拉斯湖（alas-lakes）”占据的是由数千年前永久冻土融化形成的广阔浅盆地。其中一些盆地已与溪流和河流相连，而另一些则相对孤立。第四类为受热塌陷影响的改造型阿拉斯湖，它们是沿岸开始再次融化的古老盆地，新的泥质冰富土体滑入水中。团队还直接采集了来自活动融坍体的融水，以捕捉新近融化永久冻土碳的特征。

大量的溶解碳负荷

在所有湖泊类型和季节中，水体中的有机碳主要以溶解形式存在，而不是颗粒态。在许多湖泊中，溶解有机碳的浓度极高——属于已有报道的北极湖泊中最高的范畴，尤以新近热塌陷湖和沿岸正在被新一轮融化扰动的阿拉斯湖为甚。通过测量放射性碳含量，研究者得以区分来自古老永久冻土的碳与近代形成的有机质。他们发现，在年轻的热塌陷湖和受热塌陷改造的阿拉斯湖中，多达四分之三的溶解碳来自古老的永久冻土，年代为数千年；相比之下，与河流连通的阿拉斯湖和未受扰动的阿拉斯湖则以现代、近期固定的碳为主。

古老碳的积累与新碳驱动的气体排放

为了弄清这些溶解碳的命运，团队测定了从湖底上升的沉积物气泡中二氧化碳和甲烷所含碳的年代。他们发现，尽管古老的永久冻土碳对部分二氧化碳排放有贡献，但大部分甲烷——以及相当一部分其余的二氧化碳——来源于湖内自身生产的新鲜有机物，如藻类和水生植物。这些甲烷气泡在放射性碳年代上通常属于“现代”，意味着它们由在数十年或至多数百年前进入系统的碳形成。与此同时，一大池古老的溶解有机碳只是积累在水中，并未被完全分解。

为什么有的湖会泄露古老碳而有的不会

研究还显示，湖泊的历史与水体连通性强烈控制着古老碳的迁移。孤立的新近热塌陷湖和受热塌陷影响的阿拉斯湖从融化岸坡和坍塌的湖底获得大量古老溶解碳。由于这些湖泊浅、常与河流断连且夏季蒸发强烈，溶解物质被浓缩且不易被刷新。与之相对，连通的阿拉斯湖与溪流交换水体，更像河流：它们主要由地表植被提供的现代碳供给，溶解碳水平较低，且很少输出古老的永久冻土碳。

对气候反馈的意义

对关心气候变化的非专业读者而言，关键结论是：叶多玛永久冻土的融化确实将非常古老的碳释放到西伯利亚湖泊中，但大部分仍以溶解形态留在水体中，并未立即转化为温室气体。新近热塌陷湖的二氧化碳排放包含古老成分，因此会增强变暖效应，而甲烷排放似乎主要由新生植物增长供给，而非冰期碳。这些湖泊的形成仍对气候具有重要影响，因为它们取代了曾经储碳的森林地带，将其转化为释放碳的湿地。随着变暖和降雨增加，更多的融化、更多的湖泊形成以及北极地区水路模式的改变，可能会逐步把更多古老碳从地下转移到大气中。

引用: Ollivier, S., Séjourné, A., Hatté, C. et al. Massive concentrations of old dissolved organic carbon from Yedoma thaw in lakes in Siberia. Commun Earth Environ 7, 200 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03229-0

关键词: 永久冻土融化, 热塌陷湖, 溶解有机碳, 北极温室气体, 叶多玛 西伯利亚