二酸化炭素排出量の大きな違い | 北京東方日出有限公司

Scientific Reports volume 5、記事番号: 14248 (2015) この記事を引用

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18 オルトメトリック

メトリクスの詳細

湖は、堆積物中に C を埋め、大気中に CO2 と CH4 を放出することにより、地球規模の炭素 (C) 循環において重要な役割を果たしています。したがって、これらの根本的に異なる経路の強さと制御は、大陸の C バランスと環境変化に対するその反応を評価する際に興味深いものとなります。この研究では、文献データと組み合わせた新しい高解像度推定値に基づいて、年間排出量と埋没量の比率が、亜寒帯から北極圏の湖に比べて北方地域では一般に10倍高いことを示しました。これらの結果は、温暖な北方地域の湖は寒い北極地域の湖に比べて C の放出量が多く、貯蔵量が比較的少ないため、生物群系間で湖の C 循環に大きな違いがあることを示唆しています。このような効果は、大陸の C シンク、つまり高緯度のソース機能に対する気候フィードバックを理解する上で非常に重要です。地球温暖化と北方生物群系の北方への拡大の予測が正しければ、高緯度の湖からの C 排出量の増加は、高緯度で推定される陸上の C 吸収量の増加を部分的に打ち消す可能性がある。

現代の大きな課題の 1 つは、気候変動に対する温室効果ガスの影響を評価するために温室効果ガスの動態を理解することです1。気候システムを理解するには、陸地、水、大気の結合システムにおけるさまざまな発生源と吸収源の大きさと制御を含む、地球規模の C 循環に対する気候の影響に関する知識が必要です。高緯度地域は、将来の気候温暖化シナリオにおいて特に関心が高い。なぜなら、敏感な生態系が重大な変化を経験し、気候システムに強いフィードバック効果を及ぼす可能性がある北部高緯度地域に向かって地表気温の上昇が増幅されると予測されているからである2。現在では、水系が C サイクルにおいて大きな重要性を持っており、大気中の CO2 と CH43,4 の大きな発生源と考えられていることが明らかになっています。世界的に見ると、湖の排出量は大陸側の C 排出量を上回り、海洋の CO2 隔離量の約 20% を占めています 3,4,5。同時に、内陸水はかなりの量の C を堆積物中に埋め、地質学的時間スケールにわたって蓄積することが認識されています 6、7、8。内陸水堆積物中の有機 C 埋没量は海洋堆積物中の埋没量よりも 3 倍高く、内陸水堆積物は北部の泥炭地、土壌、バイオマスを合わせた C ストックに匹敵し、北部の環境で 2 番目から 3 番目に大きな C プールを構成しています6。 7、8。高緯度では、湖が陸地のかなりの部分を占めています5、9、10。たとえば、北緯 60 度から 69 度には世界の湖面積の 24% が含まれており 9、北部の湖は地球規模の C サイクルの重要な構成要素となっています 10。

地球規模の C サイクルにおける重要性にもかかわらず、埋没率と比較した北部の C 湖排出量に関する知識は乏しい。北方の湖は一般に亜寒帯や北極の湖よりも CO2 が過飽和であることが知られていますが 11、生物群系間の相互比較のために北部の湖における埋没と大気の交換を同時に定量化した現地研究はほとんどありません。特に、亜寒帯 - 北極湖内の排出 - 埋没バランスの理解は、文献（補足情報を参照）の弱点を表しており、これにより、気候帯を超えて、例えば北方の湖と比較することができません12。この研究では、スウェーデン北部の6つの亜寒帯から北極の湖における年間13C排出量と年間12C埋没量の新しい詳細な測定値を文献データと組み合わせて、生物群系全体にわたるこれらのフラックスを比較します。

調査された亜寒帯湖からの年間 C 排出量 (CO2 + CH4) の合計は、5 ～ 54 g C m-2 yr-1 の範囲でした。全体として、C 排出量は CO2 が大半を占め、1 つの湖を除くすべての湖で年間 C 排出量の 90% 以上を占め、CO2 排出量は少なく、CH4 が年間 C 排出量の 40% を占めていました。冬の間に氷の下に蓄積し、氷の破壊時に放出される溶解した CO2 と CH4 は、年間排出量の 7 ～ 80% を占めていました。 C の埋葬量は 5 ～ 25 g C m-2 yr-1 の間で変化しました。酸性化後のどの堆積物サンプルでも重大な質量減少は検出できませんでした。これは、サンプルを採取した湖の堆積物中に無機 C がごくわずかに蓄積していることを示しています。

以前に発表された研究（合計 89 の北方湖と 10 の亜寒帯 - 北極の湖、補足情報の表 S4 を参照）の年間 C 排出率および個々の湖の堆積物埋没率と組み合わせた私たちの元のデータは、埋没に対する排出の平均比率が大幅に高かったことを明らかに示しています。北方の湖（34 ± 37; 平均 ± 標準偏差）では、亜寒帯〜北極の湖（2.4 ± 1.7; 平均 ± 標準偏差）よりも高かった（F1,97 = 94.9、P < 0.001）。 Kortelainen らの発見 12 に従って、我々は C 排出量と北方湖の埋没率との間に弱い線形関係があることを発見しました (R2 = 0.27、P < 0.001)。さらに、私たちのデータは、線形関係 (R2 = 0.62、P = 0.007) が亜寒帯 - 北極系でも発生することを示唆しましたが、そこでは北方の湖に比べて回帰勾配が緩やかです (F95,96 = 58.3、P < 0.001)。排出：埋没比が低いためです（図1）。個別の湖から得られた利用可能な排出量と埋没量の推定値（表 S2 および表 S3）も分析に含めることにより、我々の結果は、北方の湖が亜寒帯から北極の湖よりも著しく高い C 排出量を持っていることを明らかにしました（F1,143 = 29.7、P < 0.001、図.2a)、一方、Cの埋没率は生物群系全体で同等である(図2b)。私たちの研究は限られた数の湖から収集されたデータに基づいていますが、私たちの結果は、生物群系間の CO2 分圧の同様の違いを発見した他の研究によって裏付けられています 11。

北方湖 (白丸) および亜寒帯 - 北極湖 (四角) における一対の C 排出量と堆積物埋没との間の線形関係。回帰 95% 信頼区間 (赤色の網掛け)。

黒い四角は、この研究で収集された新しいデータを表します。灰色の四角と白丸は、この研究のために編集された文献からのデータを表します。挿入図は、同じデータセットの放出:埋没比の違いを示しています (F1,97 = 94.9、***P < 0.001)。ボックスは 25 パーセンタイルと 75 パーセンタイルに対応し、ひげは 5 パーセンタイルと 95 パーセンタイルを示します。正方形は算術平均に対応し、水平線は中央値に対応します。外れ値は×印で示されます。すべてのデータソースはサポート情報 (表 S4) にリストされています。

発表されたデータとこの研究のデータは、(a) C 放出量が逸脱している (F1,143 = 29.7、***P < 0.001) が、(b) 北方湖と亜寒帯 - 北極湖の間で堆積物 C 埋蔵量に有意差がないことを示しています。ペアになった個別の放出データと埋没データの両方が使用されます。ボックスは 25 パーセンタイルと 75 パーセンタイルに対応し、ひげは 5 パーセンタイルと 95 パーセンタイルを示します。正方形は算術平均に対応し、水平線は中央値に対応します。外れ値は×印で示されます。すべてのデータソースはサポート情報 (表 S2 および表 S3) にリストされています。

北方湖と亜寒帯 - 北極湖の一貫した違いは、C 放出:埋没比が生物群系固有の湖の特性に関連していることを示しています。 C の放出と埋没は密接に関係しており、C の放出増加は C7 の堆積物供給速度に直接的かつ逆効果となる可能性がある。したがって、私たちの研究（図1）で見られるように、異なる地域の湖の異なる平均放出：埋没比は驚くべきことではありませんが、湖内のCの分配が現在の生物群系から予測できない範囲で予測できることを意味します。以前に検討されました。私たちの結果は比較研究に基づいていますが、現在の陸水学の知識を使用して、北方地域と亜寒帯 - 北極地域の間の放出：埋没比の体系的な違いの背後にある最も考えられるメカニズムを解読することができます。陸域の生産性と有機 C の水平方向の輸出は、亜寒帯から北極地域と比較して北方地域でより高くなります13、14、15、16。亜寒帯や北極の湖と比較して、北方の一般に色が濃く有機炭素が豊富な水は、陸生有機炭素の従属栄養呼吸を促進し、湖内での CO2 の固定を抑制することで知られており 14,17、その結果、相対的に正味 CO2 生産量が増加します。亜寒帯から北極の湖と比較した北方域の C 排出量 15,16。北方の湖の水温が高いと、従属栄養呼吸速度がさらに刺激され、その結果 CO2 の損失が促進されます 18,19。一方で、固定は光条件や栄養素の利用可能性が悪いために制約されることが多いため、温暖化による CO2 固定へのプラスの効果は弱くなることが予想されます 20,21。北方湖の一般的に高い栄養レベルが CO2 固定と生態系の正味生産を刺激することを考えると、利用可能な栄養塩 (窒素やリンなど) の地域差は観察されたパターンにとって重要ではないに違いありません。これはむしろ、正味の CO2 生成量 12,17,21 を減少させ、堆積物中の C の蓄積を増加させる、つまり我々が発見したものとは逆のパターンとなるでしょう。したがって、亜寒帯から北極圏に比べて水の色が濃く暖かいため、北方の湖に埋没することに関連して C 放出量が増加するのは合理的であると考えられます。したがって、排出量と埋没量の比率は一定であるとは想定できず、むしろ生物群系間で顕著な違いを示し、これはおそらく水温や有機物の陸上輸送などの気候制御された集水域の特性に関連していると考えられます。困難ではあるが、気候と湖生態系の C 吸収源 - 源機能の集水域制御をしっかりと機構的に理解するには、長期にわたる大規模な実験が必要である22。

この研究の結果は、大陸の C バランスにおける湖の役割を評価する上で重要です。北極盆地は現在、1 年あたり 63 Tg C の負の C バランスを示しています 23。結果を北緯 63 度から 90 度までの北極地域にスケールアップすると (補足情報を参照)、現在湖だけで約 30 Tg C の大気発生源であることがわかります。 ± 30 Tg C yr−1; したがって、放出：埋没比の増加は、北極全体の C バランスを大きく変える可能性があります。気候モデルは一貫して、気温の上昇24、生育期の長期化24、および汎北極規模での樹木や低木の被覆の北方への拡大を予測しています25、26、27。北方生物群系で現在蔓延している気候条件が北極に拡大すると、現在の亜寒帯 - 北極の湖のかなりの部分がより暖かく、より色のついた湖に変わるでしょう14、15、28。私たちのデータは、これがC湖の排出量の大幅な増加につながる一方で、埋没率の増加は期待できないことを示唆しています。北方湖からの CH4 排出量の増加と、その強力な温室効果強制力の可能性も考慮すると、これらの影響は、温暖な気候に続く可能性がある陸上の C 吸収量の潜在的な増加を相殺するように機能することが示唆されます 3,29,30。同時に、北方湖と冷温帯湖の間では CO2 分圧にわずかな差があり 11、北方生物群系の南退に伴う湖の排出量の小さな変化を示しています。高緯度の大陸の C バランスに対する水生システムの重要性を考慮すると 5,16,31、我々の結果は長期にわたる予期せぬ気候フィードバックを明らかにしています。陸上の C 隔離が将来の気候に有利に働くかどうかに関係なく、北方生物群系の拡大に対する湖の直接的および間接的な反応は、北部の内陸の C 吸収を弱めます。したがって、高緯度での将来の C サイクルを予測する際には、湖のシンク - ソース機能を理解することが最も重要であると結論付けています。

この研究は、2010年にスウェーデン北部のストルダーレン集水域（北緯68度、東経19度）にある6つの亜寒帯湖で実施されました（図S1）。 15 km2 の集水域には、高地（標高 770 ～ 600 m）のヒースと矮性低木（エンペトルムヘルマフロディタム、スノキ属、ダケカンバなど）が優勢な高山ツンドラ地形と、低地（標高 360 ～ 600 m）の亜高山地形が含まれます。 ) シラカバ林 (Betula pubescens ssp. Czerepanovii) と泥炭地 (湿原部分のミズゴケまたはツツジ科の低木、湿地帯部分のエリオフォリウム) で覆われています。集水域は不連続な永久凍土帯に位置し 32、沼地にはパルサ領域が含まれています 33。 2000 年から 2009 年の年間平均気温は 0.6 ± 0.4 °C で、最も寒い月と最も暖かい月はそれぞれ 2 月 (-9.5 ± 3.1 °C) と 7 月 (12.5 ± 1.2 °C) でした。同期間の平均年間総降水量は 340 ± 56 mm でした。すべての気候データはスウェーデンのアビスコ科学基地で記録されました。湖に関する一般情報を表 S1 に示します。

湖の面積は、ソフトウェアパッケージ Arc GIS 9.3.1 (ESRI、米国) を使用してオルソ写真 (解像度 1 m ピクセル) をデジタル化することによって取得されました。湖の体積は、統合された GPS とエコー測深深度測定値 (m52i、米国ローランス) の内挿と、深さ値 0 m を与えられたオルソ写真からランダムに選択された海岸線の点から決定されました。合計 2733 ポイントが 6 つの湖に分割された内挿に使用されました (湖のサイズに応じて、湖ごとに 115 ～ 1370 ポイント)。冬の深さと体積は、湖を覆う氷の体積を差し引くことによって決定されました。内挿は、通常のクリギング法を使用して Arc GIS 9.3.1 地球統計解析パッケージで実行されました。最大深さは手動による深さ測定によって確認されました。

CO2 分圧は、2010 年の氷のない季節を通じて、各湖の最深部、地下 0.5 m のいかだから 1 時間ごとに測定されました。ヴァイサラ CARBOCAP 二酸化炭素送信機 GMT 222 (ヴァイサラ Oyj.、フィンランド) を使用しました。 ) Johnson et al.34 によって説明されている赤外線ガス分析装置 (IRGA)。 CH4 フラックスの測定は、浮遊チャンバーを使用して実行されました 35。各湖では 2 種類のチャンバーが使用されました。1 つは CH4 の全フラックス (沸騰および拡散フラックス) を収集するタイプ、もう 1 つはチャンバーが CH4 の泡を集めるのを防ぐ水中シールドを備えたタイプです。測定は、6 月から 8 月まで毎月 48 時間の期間 2 回実行されました。チャンバー (湖のサイズに応じて湖ごとに 12 ～ 22) は、すべての異なる深さゾーンをカバーするために横断的に配置されました。拡散フラックスを測定するための 2 つのチャンバーが調査対象の各湖に設置され、1 つは最深部に、もう 1 つは浅瀬に配置されました。気温は、氷のない季節にすべての湖の出口で HoBo 温度ロガー (米国オンセットコンピューターコーポレーション) によって 10 分間隔で測定されました。さらに、すべての湖で氷が砕ける前後に、各湖で水の捕獲サンプル（CO2、CH4、DIC、およびDOC分析用）が採取されました。湖が氷で覆われている場合、サンプルは 3 つの場所 (深い、中間、浅い深さ) から収集され、各場所で氷の下 0.5 m、堆積物表面の上 0.5 m でサンプリングされました (合計の深さが 3 m を超える場合)。深さの半分（合計の深さが 4.5 m を超えた場合）、または 2 つの深さでのみサンプリングされます。詳細については、Karlsson et al.36 を参照してください。

すべての CH4 および DIC サンプルは、Lundin et al.37 に従い、ガスクロマトグラフ (Clarus 500、Perkin Elmer Inc.) を使用してヘッドスペースで分析されました。水の pCO2 のグラブサンプルは、赤外線ガス分析装置 (EGM 4、PP-systems Inc.、米国) を使用し、ヘッドスペース平衡技術 38 で測定されました。 DOC は、島津 TOC-V CPH を使用した高温接触酸化 (HTCO) による濾過 (0.45 μm 滅菌フィルター、Filtropur S、Sarstedt AG & Co.、ドイツ) および酸性化 (20% HCl 100 μL から濾液 50 mL へ) 後に分析されました。分析装置（島津製作所、日本）。

Vaisala IRGA の出力は、Johnson et al.34 に従い、温度と圧力に関して補正されました。次に、補正された値は、IRGA とロガーの個々のセットごとに測定された標準ガスに対して校正されました。標準ガス測定は、野外シーズンの前後に実施されました (R2 = 0.999)。 CO2 の水濃度は、ヘンリー定数 (Kh) の温度依存性、溶液の温度、液相と気相の体積関係を知り、ヘンリーの法則を使用して分圧から計算されました 39。

我々は、コールとカラコによって与えられたフィックの法則と風に依存するピストン速度を使用して、水面と大気の間の CO2 の運動量拡散フラックスを推定しました40。風速は、地上 7.5 m に設置された超音波風速計 (Metek USA-1、METEK Gmbh.、ドイツ) で測定されました (図 S1 に示す場所)。

浮遊チャンバーへの CH4 の流入は、Bastviken et al.35 に従って計算されました。場合によっては、計算された沸騰流束が拡散流束を超える場合がありました。つまり、チャンバーの濃度が水中の平衡濃度よりも高かったため、CH4 の取り込みが発生しました。それらの場合、流束は線形質量平衡計算によって推定されました。

無氷期の CO2 排出量は、時間の経過とともに積分されたフラックスと湖面積の積として計算されました。 CH4 の排出量は、時間の経過とともに積分された空間平均フラックスと湖面積の積として計算されました。湖の無氷期は、最初に開水域が観察された日（5月21日）からすべての湖が氷で覆われた日（10月22日）まで統合されており、推定無氷期は154日となります。サンプリングされた 6 つの湖における氷の破壊時の CO2 と CH4 の排出量は、春の氷の下でのサンプリング時と氷の破壊後の最初の外水サンプリングの間の CO2 と CH4 の量の差として決定されました。浅い湖は冬の間に凍ってしまうため、最大深さが 1.5 m を超える湖のみが冬季にガスを蓄積すると考えられました。

堆積物コアは、HTH-Kajak (Pylonex Termokonsult、スウェーデン) 重力コアラー 42 を使用して、2011 年 4 月 (5 つの湖) と 2013 年 4 月 (1 つの湖) に湖の氷から収集されました。合計 10 個のコアを収集し、湖のサイズと形態に応じて 6 つの湖に分割しました。すべての堆積物コアは現場で直接 1 cm のスライスに切片化され、ポリプロピレン容器 (4K 100、Nolato Cerbo AB、スウェーデン) に移され、その日のうちに研究室に戻され、-20℃で冷凍保存されました。すべてのサンプルは分析前に凍結乾燥され、手で粉砕され、均質化されました。

堆積物 C 含有量は、Carlo Erba EA 1108 元素分析装置 (カリフォルニア大学デイビス安定同位体施設、カリフォルニア州デービス) を使用して測定され、堆積物の 1 バッチについては IL550 TOC 分析装置 (Hach-Lange、GmbH、ドイツ) を使用して測定されました。我々は、堆積物中の無機 C (炭酸塩) の含有量を、酸燻蒸後の質量損失として測定しました 43。

堆積物の年代と堆積速度の確立は、210Pb の年代測定に基づいていました。この技術は、過剰または支持されていない 210Pb の垂直分布 (T1/2 = 22.3 年) を使用して、過去 100 ～ 150 年間に蓄積された堆積物の正確かつ正確な年代を確立します 44,45。 210Pb の放射能は、堆積物サンプル中の親核種と永年平衡にあると考えられる孫娘 210Po の放射能を測定することによって決定されました。 210Po 分析は、Sanchez-Cabeza et al.46 によって記載された方法論に従って実施されました。この方法論は、マイクロ波消化によるアリコートサンプルの完全な溶解と銀ディスクへのその堆積から成ります。同位体 209Po は、収量測定のためのトレーサーとして使用されました。Ｐｏ源は、Ｏｒｔｅｃ（米国）ＵＬＴＲＡ−ＡＳイオン注入シリコン荷電粒子検出器（モデルＵ−０２０−４５０−ＡＳ）を使用して計数された。過剰な 210Pb は、合計 210Pb から深部の 210Pb 放射能を差し引くことによって評価されました。

堆積物の埋没速度は、定流束 – 定堆積（CF:CS）モデル 47 を使用して決定され、深さの増加（深さ 2.5 cm 以上）に応じて 210Pb 放射能が単調減少する堆積物の深さから適用されました。特に、この選択により、古い堆積物への堆積速度の推定値が生成され、したがって、分解が非常に遅い速度で進行している堆積物層への入力を表す速度が提供されます48。長期の C 埋没速度は、推定された堆積物埋没速度と各コアの測定された C 濃度を乗算することによって計算されました。 1 つのコアだけが 2.2 kBq m-2 を超える推定 210 Pb の在庫を有しており、Stordalen 泥炭の泥炭コアで観察された在庫は次のことを示しています 49。 i) 推定埋没率に焦点を当てた堆積物の影響は低かった。 ii) 堆積物の集中を補正すると、ほとんどのコアの C 埋没率が増加します。したがって、研究で示された C 埋没率は、堆積物の集中について補正されていないため、ほとんどのコアについて控えめな推定値です。

私たちは、出版済みおよび査読済みの雑誌論文および政府報告書からリスト化およびプロットしたデータを編集しました。プロットされたデータは、フリーソフトウェア Plot Digitizer 2.6.4 (www.plotdigitalizer.sourceforge.net) を使用してコンパイルされました。私たちは、年間排出量（表 S2）と堆積物埋没量（表 S3）のデータを別々にまとめましたが、対になったデータ（表 S4）もまとめました。 Callaghan et al.50 の定義に基づいて、北方湖または亜寒帯 – 北極湖を定義しました。温帯環境と北方環境の境界線に位置する湖や、農業活動の影響を強く受けている地域内に位置する湖は考慮されていません。したがって、米国北部 (アラスカを除く) またはスカンジナビア南部にある湖からのデータは選択しませんでした。さらに、顕著な堆積物呼吸は堆積物の上部 cm 以内で発生するため、それについて補正されていない堆積物 C 埋没推定値は大幅に過大推定される可能性があります 51。したがって、最初の上部 cm のみに基づいた C 埋葬推定値は含めませんでした。同じ湖からの複数の推定値が存在し、作業の品質が同等であるとみなされる場合は、最新の推定値が使用されます。

リストされた文献 (表 S2 および表 S3) からの亜寒帯 - 北極および北方の C 放出および埋没データ間の差異は、一元配置分散分析によってテストされました。亜寒帯 - 北極と北極のペアの放出:埋没比 (新しいデータと以前の出版物、合計 89 の北極湖と 10 の亜寒帯 - 北極湖の湖、表 S4 を参照) と湖のサイズまたは DOC 濃度の依存性の違いが ANCOVA によってテストされました。 ANCOVA によって回帰勾配 (図 1) をテストしました。正規分布を達成するために必要に応じて対数変換を実行しました。すべての統計的分散テストは、オープンソースソフトウェア RStudio 0.97.316 (RStudio Inc、米国) で実行されました。我々は、湖の総面積52に亜寒帯から北極の湖の平均放出値を乗算することにより、北緯63度から90度の湖における現在のCフラックスを推定した（表S2）。特に明記しない限り、すべての結果は算術平均 ± 標準偏差として表されます。

この記事を引用する方法: Lundin、EJ et al. 北極の湖と北極の湖の間では炭素排出量と埋没量のバランスに大きな違いがある。科学。議員 5、14248; 土井: 10.1038/srep14248 (2015)。

IPCC。 (ed Stocker , TF , Quin , D. , Plattner , G.-K. , Tignor , M. , Allen , SK , Boschung , A. , Nauels , A. , Xia , Y. , Bex , V. & Midgley , PM ) 1535 (ケンブリッジ大学出版局、英国ケンブリッジ、米国ニューヨーク、2013 年)。

Serreze、MC & Francis、JA 北極増幅の議論。登る。 Change 76、241–264、doi: 10.1007/s10584-005-9017-y (2006)。

記事 CAS ADS Google Scholar

Bastviken, D.、Tranvik, LJ、JA ダウニング、Crill, PM および Enrich-Prast, A. 淡水メタン排出は大陸の炭素吸収源を相殺する。サイエンス 331、1、土井: 10.1126/science.1196808 (2011)。

記事 CAS Google Scholar

ペンシルバニア州レイモンドら。内陸水からの世界的な二酸化炭素排出量。 Nature 503、355–359、土井: 10.1038/nature12760 (2013)。

記事 CAS ADS PubMed Google Scholar

バティン、TJ 他無限の炭素循環。ナット。地理学。 2、598–600、土井：10.1038/ngeo618 (2009)。

記事 CAS ADS Google Scholar

メイン州フェルランド、ペンシルベニア州デル・ジョルジョ、CR 州テオドル、YT プレーリーケベック州北部の北方湖における長期的な C 蓄積と総 C 蓄積量。グロブ。バイオジオケム。サイクル 26、10、ドイ: Gb0e04 10.1029/2011gb004241 (2012)。

記事 Google Scholar

Kortelainen, P.、Pajunen, H.、Rantakari, M.、Saarnisto, M. 北方の完新世の湖の堆積物にある大きな炭素プールと小さなシンク。グロブ。バイオルを変更します。 10、1648–1653、土井：10.1111/j.1365-2486.2004.00848.x (2004)。

記事 ADS Google Scholar

ニュージャージー州アンダーソン、W. ダンドレア、サウスカロライナ州フリッツグリーンランド南西部の湖畔の完新世の炭素埋葬。グロブ。バイオルを変更します。 15、2590–2598、土井: 10.1111/j.1365-2486.2009.01942.x (2009)。

記事 ADS Google Scholar

ダウニング、JA et al. 湖、池、貯水池の世界的な存在量とサイズ分布。リムノール。海洋学者。 51、2388–2397 (2006)。

記事 ADS Google Scholar

GW 州クリング、GW 州キップット、MC ミラー北極圏の湖と小川は大気へのガス導管として、ツンドラの炭素収支に影響を与える。サイエンス 251、298–301 (1991)。

記事 CAS ADS PubMed Google Scholar

Sobek, S.、Tranvik, LJ & Cole, JJ 世界の湖における二酸化炭素過飽和の温度依存性。グロブ。バイオジオケム。サイクル 19、土井: Gb2003 Artn gb2003 (2005)。

コルテライネン、P. et al. 北方湖における炭素の蒸発/蓄積比は窒素と関連しています。グロブ。バイオジオケム。サイクル 27、363–374、土井: 10.1002/gbc.20036 (2013)。

記事 CAS ADS Google Scholar

メリロ、JM et al. 地球規模の気候変動と地上純一次生産。 Nature 363、234–240、土井: 10.1038/363234a0 (1993)。

記事 CAS ADS Google Scholar

Laudon, H. et al. 気候変動に対する河川水のDOC反応の長期軌跡の地域横断的予測。地球物理学。解像度レット。 39、6、土井：L18404 10.1029/2012gl053033（2012）。

記事 Google Scholar

Jansson, M.、Hickler, T.、Jonsson, A. & Karlsson, J. 亜寒帯スウェーデンの気候勾配における陸上の一次生産と湖の鉱化作用および CO2 排出との関連性。生態系、土井: 10.1007/s10021-10008-19127-10022 (2008)。

サウスカロライナ州メイバリー、ペンシルバニア州バーカー、AW 州ストット、MM 州デ・ヴィル集水域の生産性は、湖からの CO2 排出を管理しています。ナット。登る。チャンさん。 3、391–394、土井：10.1038/nclimate1748 (2013)。

記事 CAS ADS Google Scholar

J.、カールソン、J.、ヤンソン、M に尋ねてください。透明な水と茶色の水の湖における生態系の純生産量。グロブ。バイオジオケム。サイクル 26、7、ドイ: Gb1017 10.1029/2010gb003951 (2012)。

記事 Google Scholar

Gudasz、C. et al. 温度制御された湖堆積物中の有機炭素鉱化。 Nature 466、478–U473、土井: 10.1038/nature09186 (2010)。

記事 CAS ADS PubMed Google Scholar

Yvon-Durocher、G. et al. 時間スケールと生態系タイプにわたる呼吸の温度依存性を調整します。 Nature 487、472–476、土井: 10.1038/nature11205 (2012)。

記事 CAS ADS PubMed Google Scholar

カールソン、J. et al. 栄養の乏しい湖の生態系の軽い制限。 Nature 460、506–509、土井: 10.1038/nature08179 (2009)。

記事 CAS ADS PubMed Google Scholar

エルザー、JJ 他。大気中の窒素沈着による湖のN:P化学量論の変化と栄養素制限。 Science 326、835–837、土井: 10.1126/science.1176199 (2009)。

記事 CAS ADS PubMed Google Scholar

カーペンター、SR、チザム、SW、クレブス、CJ、シンドラー、DW & ライト、RF エコシステムの実験。サイエンス 269、324–327、土井: 10.1126/science.269.5222.324 (1995)。

記事 CAS ADS PubMed Google Scholar

マクガイア、AD 他。 1997 年から 2006 年までの北極盆地の炭素バランスの分析。Tellus Ser. B-Chem. 物理学。メテオロール。 62、455–474、土井: 10.1111/j.1600-0889.2010.00497.x (2010)。

記事 CAS ADS Google Scholar

IPCC。 (S. Solomon、D. Qin、M. Manning、Z. Chen、M. Marquis、KB Averyt、M. Tignor & HL Miller (編)) 996 (Cambridge University Press、ケンブリッジ、英国、ニューヨーク、米国、2007 年）。

Wolf, A.、Callaghan, TV、および Larson, K. バレンツ地域の植生と生態系機能の将来の変化。登る。 87、51–73、doi: 10.1007/s10584-007-9342-4 (2008) を変更します。

記事 CAS ADS Google Scholar

マサチューセッツ州ハーシュ、PE ハルム、MS マクグローン、RP ダンカン森林限界線は進んでいますか? 気候温暖化に対する樹木列の反応に関する世界規模のメタ分析。エコル。レット。 12、1040–1049、土井: 10.1111/j.1461-0248.2009.01355.x (2009)。

論文 PubMed Google Scholar

エルメンドルフ、サウスカロライナ州ら。ツンドラの植生変化と最近の夏の温暖化との関連性を示す区画規模の証拠。ナット。登る。チャンさん。 2、453–457、土井: 10.1038/nclimate1465 (2012)。

記事 ADS Google Scholar

Frey, KE & Smith, LC 2100 年までに西シベリアの広大な泥炭地からの炭素放出が増大。Geophys。解像度レット。 32、4、土井: L09401 10.1029/2004gl022025 (2005)。

Google スカラー

ユアン、WPら。生物学的変数と環境変数によって制御される正味の生態系交換における規模と年々変動の緯度パターン。グロブ。バイオルを変更します。 15、2905–2920、土井: 10.1111/j.1365-2486.2009.01870.x (2009)。

記事 ADS Google Scholar

CD、コーヴェン低炭素生態系の極地への移動による北方の炭素損失。ナット。地理学。 6、452–456、土井：10.1038/ngeo1801 (2013)。

記事 CAS ADS Google Scholar

アウフデンカンペ、AK 他陸地、海洋、大気間の生物地球化学サイクルの河川結合。フロント。エコル。環境。 9、53–60、土井：10.1890/100014 (2011)。

記事 Google Scholar

ヨハンソン、M.、クリステンセン、TR、アケルマン、HJ & キャラハン、TV スウェーデン北部の亜寒帯地形であるトルネトラスク地域における永久凍土の現在の有無を決定づけるものは何でしょうか? アンビオ 35、190–197 (2006)。

論文 PubMed Google Scholar

Malmer, N.、Johansson, T.、Olsrud, M. & Christensen, TR 北スカンジナビアの亜寒帯の泥沼における 30 年間にわたる植生、気候変動、純炭素隔離。グロブ。バイオルを変更します。 11、1895 ～ 1909 年 (2005)。

Google スカラー

ジョンソン、MS 他淡水の水系における溶存二酸化炭素の直接的かつ連続的な測定 - 方法と応用。生態水文学 3、68–78、土井: 10.1002/eco.95 (2010)。

記事 CAS Google Scholar

Bastviken, D.、Cole, J.、Pace, M.、Tranvik, L. 湖からのメタン排出量: 湖の特性の依存性、2 つの地域評価、および世界規模の推定。グロブ。バイオジオケム。サイクル 18、ドイ: Gb4009 Artn gb4009 (2004)。

Karlsson, J.、Giesler, R.、Persson, J. & Lundin, EJ 高緯度の湖では氷が解ける際に二酸化炭素とメタンが大量に排出されます。地球物理学。解像度レット。 40、1–5、土井：10.1002/grl.50152 (2013)。

記事 CAS ADS Google Scholar

Lundin, EJ、Giesler, R.、Persson, A.、Thompson, MS & Karlsson, J. 亜寒帯集水域の湖と小川からの炭素排出量の統合。Ｊ．Ｇｅｏｐｈｙｓ． Res.-生物地球科学。 118、1–8、土井：10.1002/jgrg.20092 (2013)。

記事 CAS Google Scholar

カールソン、J. et al. 亜寒帯集水域の炭素収支における湖の排出量の相対的な重要性を定量化します。Ｊ．Ｇｅｏｐｈｙｓ． Res.-生物地球科学。 115、6、土井: G03006 10.1029/2010jg001305 (2010)。

記事 Google Scholar

オーバーグ、J.、ヤンソン、M.、カールソン、J.、ネス、K.-J. & Jonsson, A. 非生産的な亜寒帯湖における溶存無機炭素の遠洋および底生の純生産量。フレッシュw。バイオル。 52、549–560 (2007)。

記事 Google Scholar

Cole, JJ & Caraco, NF SF6 の添加によって測定された、低風の貧栄養湖における二酸化炭素の大気交換。リムノール。海洋学者。 43、647–656 (1998)。

記事 CAS ADS Google Scholar

Heliasz、M. et al. 極端な昆虫の発生による後退後の亜寒帯のシラカバ林における C の取り込みの定量化。地球物理学。解像度レット。 38、5、土井：L01704 10.1029/2010gl044733（2011）。

記事 Google Scholar

Renberg, I. & Hansson, H. HTH 堆積物コアラー。 J. パレオリム。 40、655–659、土井: 10.1007/s10933-007-9188-9 (2008)。

記事 ADS Google Scholar

Harris, D.、Horwath, WR & van Kessel, C. 全有機炭素または炭素 13 同位体分析の前に炭酸塩を除去するための土壌の酸燻蒸。土壌科学。社会午前。 J. 65、1853–1856 (2001)。

記事 CAS ADS Google Scholar

Goldberg, E. 放射性年代測定における 210Pb の地質年代学。 121–131 (IAEA、1963)。

Appleby, PG & Oldfield, F. 沈降研究への鉛 - 210 の応用。（クレアドン出版、1992年）。

Sanchez-Cabeza, JA、Masque, P. & Ani-Ragolta, I. マイクロ波酸分解による堆積物および土壌中の Pb-210 および Po-210 の分析。Ｊ．Ｒａｄｉｏａｎａｌ． Nucl. 化学。 227、19–22、土井: 10.1007/bf02386425 (1998)。

記事 CAS Google Scholar

クリシュナ。 S.、Lal、D.、Martin、JM、および Meybeck、M. 湖の堆積物の地質年代学。地球惑星。科学。レット。 11、407-&、土井: 10.1016/0012-821x(71)90202-0 (1971)。

記事 ADS Google Scholar

Galman, V.、Rydberg, J.、de-Luna, SS、Bindler, R. & Renberg, I. 湖堆積物の経年劣化中の炭素と窒素の損失率: 年縞のある湖堆積物で研究された 27 年間にわたる変化。リムノール。海洋学者。 53、1076–1082、土井：10.4319/lo.2008.53.3.1076 (2008)。

記事 ADS Google Scholar

Klaminder, J.、Farmer, JG & MacKenzie, AB ツンドラ土壌の有機地層における鉛の起源: 大気の堆積、鉱物土壌からの植物の移動、それとも土壌鉱物の混合? 科学。トータル環境。 409、4344–4350、土井：10.1016/j.scitotenv.2011.07.005 (2011)。

記事 CAS ADS PubMed Google Scholar

Callaghan、TV、Workman、BR & Crawford、RMM ツンドラとタイガのインターフェースとそのダイナミクス: 概念と応用。アンビオ 12 (2002)。

リー、JY 他スペリオル湖の酸素が深く浸透した堆積物における炭素の鉱化と酸素の動態。リムノール。海洋学者。 57、1634–1650、土井：10.4319/lo.2012.57.6.1634 (2012)。

記事 CAS ADS Google Scholar

Likens、GE 内水百科事典 : vol. 2. (Elsevier; Acad. Press、2009)。

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現場および実験室での支援をいただいた M. Becher、E. Geibrink、A. Jonsson、D. Karlsson、T. Logan、P. Rodriguez、T. Westin に感謝します。さらに、気候学的データを提供してくれたアビスコ科学研究ステーション（スウェーデン）と、ストルダーレンからの風データを共有してくれた T. クリステンセンと M. ヘリアスに感謝します。また、この原稿について言語学的コメントをくれた R. Holden と EJ Krab、および原稿の初期バージョンについてフィードバックをくれた S. Sobek に感謝します。この研究は、スウェーデン研究評議会 (dnr. 621-385 2008-4390) によって財政的に支援されました。

環境科学および分析化学学部 (ACES)、ストックホルム大学、ストックホルム、SE-106 91、スウェーデン

EJ・ランディン

ウメオ大学生態環境科学部、ウメオ、SE-90187、スウェーデン

J. クラミンダー & C. オリッド

テーマ研究部 - 環境変化、リンシェーピング大学、リンシェーピング、SE-58183、スウェーデン

D. バストビケン

INP、UPS; エコラボ。 ENSAT、トゥールーズ大学、Avenue de l'Agrobiopole、Castanet Tolosan、31326、フランス

SV ハンソン

エコラボ、CNRS、カスタネットトロサン、31326、フランス

SV ハンソン

気候影響研究センター (CIRC)、生態環境科学部、ウメオ大学、アービスコ、SE-981 07、スウェーデン

E・J・ランディン＆J・カールソン

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EJL と JKA は研究を計画し、概念的なアイデアを形成しました。ガスフラックス測定は EJL によって主導されました。堆積物のコアリングは EJL、SVH および JKI によって実行されました。 CO2 フラックス計算は EJLEJL によって実行され、DB は CH4 フラックスデータを分析しました。 JKI と CO は堆積物コアの年代を測定しました。 JKI、CO、EJL は埋葬率を計算した。統計分析は、EJLEJL によって行われ、JKA、JKI、DBSVH からの多大な貢献を得て原稿の大部分を執筆し、CO が原稿にコメントを付けました。

著者らは、競合する経済的利害関係を宣言していません。

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転載と許可

Lundin, E.、Klaminder, J.、Bastviken, D. 他。北極湖と北極湖の二酸化炭素排出量の大きな違い – 埋没量のバランス。 Sci Rep 5、14248 (2015)。 https://doi.org/10.1038/srep14248

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受信日: 2015 年 4 月 14 日

受理日: 2015 年 8 月 21 日

公開日: 2015 年 9 月 15 日

DOI: https://doi.org/10.1038/srep14248

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