【研究成果】瑶池西赴白雲宴─一探颱風對高山湖泊碳匯能力的影響

by Yang-Kuang Chao
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撰稿  /  王作城 (科學推展中心特約編輯)


圖1. 鴛鴦湖湖面水文監測平台

近年來,由於氣候變遷日益劇烈,對於全球暖化的研究越來越多,科學家注意到碳循環中,各種生態系的碳積存能力,對於匯聚二氧化碳、減少氣候變遷的作用。除了過去常被拿來討論的濕地、森林等等能大量吸收二氧化碳的環境,科學家發現,原本較少人關切到的湖泊生態系,也有很強的固碳能力。

然而,湖泊不只固碳,其實也會釋出碳到大氣中。只是許多湖泊的淨生產力呈現正值,意思是,若將湖泊整體視為一個生物體,其靠著藻類及水生植物所能製造的氧氣及消耗的二氧化碳,大過於水中生物呼吸作用所消耗的氧氣及製造的二氧化碳,也因此能夠達到固碳(累積能量)的作用。反言之,也有湖泊的淨生產力呈現負值,也就是湖泊除了消耗自體製造的能量之外,還消耗了周圍環境所供應的有機物。

臺灣過去鮮少有關於此類湖泊生態系在碳循環中的研究,但中研院生物多樣性研究中心的邱志郁研究員,透過跨國研究團隊合作,長期對臺灣兩處高山湖泊鴛鴦湖與翠峰湖進行一系列探討。

在全球湖泊觀測網的合作研究體系當中,臺灣的這兩處高山湖泊扮演極為獨特而珍貴的價值。因為只有這兩處湖泊是亞熱帶的天然湖泊,得以監測颱風、極端天氣型態變化對生態系的影響。此外,還有一項特點:國外的湖泊水體的更換速率(滯留時間)長達數百甚至是數千年,臺灣的高山湖泊卻幾乎每年都可完全更換,具備湖泊生態研究的獨特意義。

而根據研究數據顯示,在梅雨或是夏季的颱風雨、對流雨等強降雨時,出現劇烈的沖洗作用,把周邊森林所堆積的有機質帶入湖中。也因為這樣的強烈擾動,讓原本呈現分層的湖水混和,將滯留於湖泊底部的營養鹽帶往表層,促進了藻類生長,也促進了微生物對有機物的分解作用。至於有機質的積存和供應量,則是鴛鴦湖周邊的原始林高於翠峰湖的次生林。

因為強降雨時有大量氧氣被帶入湖中,會促使水中的微生物把湖中所沉積的有機質分解釋出二氧化碳,也使得原本可以固碳的湖泊,短期間內反而成了大氣中二氧化碳的來源。整體而言,翠峰湖有較高的淨生產力,可以靠自己便取得足夠能量;鴛鴦湖則因為承受較高量的森林有機物而有較低的淨生產力。夏季的強降雨甚至會導致鴛鴦湖的淨生產力呈現負值。

氣候變遷的另一個結果就是乾濕季愈發分明,近幾年的乾旱會使湖泊周邊土壤有機物出現明顯分解作用,從而在強降雨時有更多易分解性的有機物被帶入水體,也會讓湖泊從原本能固碳,轉變成碳排的來源。

因此,藉助於高解析度的長期監測,得以釐清湖泊生態系的複雜機制,進一步評估極端氣候對於碳循環以及全球暖化的影響。

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