自末次冰盛期以来，青藏高原湖泊持续成为二氧化碳来源

为何古老的高山湖泊在今日仍重要

谈到气候变化，我们通常会想到烟囱、森林和海洋。但成千上万座高山湖泊也在悄然与大气交换二氧化碳（CO2），从而影响行星的长期气候。本文研究了一个看似简单的问题：在过去2.6万年里，被称为地球“第三极”的青藏高原湖泊，是从大气中吸收CO2，还是向大气释放CO2？答案显示，这些偏远水体长期以来总体上是持续的CO2源，尤其在从上一个冰期走出的关键转折期更为明显。

从湖泊植物读出碳的历史

为了探查过去，研究者需要一个可靠的“温度计”来指示古湖泊的CO2水平。他们转向沉积于湖泥中的水生植物微体残骸。像陆生植物一样，水生植物用水中溶解的碳构建组织。它们组织中轻碳与重碳原子的相对比例（以δ13C表示）会随水中溶解CO2的多少及水体的酸碱性而变化。研究团队在中国105个湖泊采集了现代水生植物和水样，覆盖寒冷高地、干燥高原、河流平原和荒漠盆地。通过将植物组织中的碳指纹与水中实测CO2比较，他们检验了植物残骸能否可靠地追踪过去的CO2水平。

一种测量古湖泊CO2的新工具

现代调查显示，水生植物的碳特征与溶解CO2浓度之间存在异常紧密的联系。当湖水中CO2丰富时，植物的δ13C值会向一个方向明显偏移；当CO2匮乏时，信号则向另一个方向偏移。这种关系跨越不同植物类型——沉水植物、浮叶植物和藻类——以及化学性质迥异的湖泊都成立。植物的碳同样能反映水体酸度（pH），而pH决定了溶解碳在CO2与其他溶解形态之间的分配。尽管物种、盐度和水深等细节会引入一定噪声，但总体模式足够显著，作者据此建立了一个数学标定：基于植物残骸的δ13C，可以重建这些植物生长时期湖泊中可能的CO2浓度。

重放2.6万年的青藏湖泊历史

以此标定为工具，研究团队转向湖泊沉积岩心——从湖底钻取的自然档案——来自四个青藏高原湖泊的新记录与此前发表的十个湖泊的碳资料相结合，共覆盖过去2.6万年，从上一个冰期的寒冷顶点，经随后的增温期，一直到现在。应用基于植物的代用指标，科学家们重建了湖泊CO2和pH随时间的涨落。得到的图景引人注目：在整个时期内，青藏高原湖泊通常含有比与大气简单平衡时更高的CO2水平，意味着它们持续向空气泄漏CO2。排放在约8千到1.8万年前达到高峰，即在上次去冰和全新世早期——全球气候迅速变暖的时期。

为何冰期后CO2会达到峰值

湖泊CO2峰值的时间与极地冰芯记录中的全球大气CO2上升并不完全一致，也不能用湖泥中有机质或养分积累的简单指标解释。关键更像是水量平衡和酸碱度。随着末次冰期结束后的变暖，流入青藏湖泊的降雨和融水增加。这些入流携带来自土壤和河流的碳，并倾向于降低湖泊pH，使水体内部化学发生变化，更多的溶解碳以游离CO2形式存在。现代测量显示，低pH与高湖水CO2密切相关，重建的pH历史也支持这一联系：在去冰期湖泊较不碱性且富含CO2，而在中晚全新世湖泊则更碱性且各湖差异更大，类似于今天的状况。

对全球碳循环的意义

研究发现，去冰期期间青藏湖泊的溶解CO2浓度比今天高出2–3倍，这表明在那一时期它们可能是全球大气CO2上升的一个不可忽视的来源。现代全球湖泊排放的CO2已相当于海洋吸收碳量的一大部分；在更温暖、更湿润的冰后世界，这一贡献可能更大，尤其是来自像青藏高原这样高海拔和干旱地区的湖泊。虽然本研究聚焦于单一地区，但它提供了一种强有力的新工具——利用水生植物残骸读取古代CO2水平——可应用于世界各地的湖泊。同时也提醒我们：随着气候、水文和生态系统的相互作用，即便看似孤立的高山湖泊也能在塑造地球长期气候史上发挥重要作用。

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

关键词: 青藏高原湖泊, 湖泊碳循环, 古气候, 水生植物同位素, 二氧化碳排放