研究显示，湖泊中的微生物向大气释放的净碳量可高达地球表面的25%
令人惊讶的是，湖泊仅占地球陆地表面的4%
湖泊中的有机物质越多（包括落叶），释放的碳就越多
管理湖泊周边的土地有助于减少碳排放
湖泊和池塘是地球上许多植物的最终归宿。河流汇集了地球上大量的死亡有机物质，并将其输送到较为平静的水域中沉积。
但在微观尺度上，湖泊远非平静。一座由微生物构成的隐形都市以这些原木和落叶为食，并在此过程中副产生温室气体。
因此，湖泊可能占大气中碳含量的四分之一之多，而且这一比例还在上升。最新研究与我在剑桥、德国和加拿大的同事共同开展的研究表明，由于气候变化，淡水湖的排放量在未来几十年可能翻倍。
地球上所有已知的生命都由碳构成。当动植物走到生命尽头时，细菌和真菌等微生物便会前来取食。它们以其他生物的碳基遗骸及其排泄物（统称为有机物质）为食。
这场永不停歇的盛宴的副产物是，微生物会向环境中释放二氧化碳和甲烷等气体。虽然每个微生物释放的气体量微乎其微，但由于它们是地球上数量最多的生物，累积起来的量十分可观。阳光的能量也可以打断有机物质分子之间的化学键，释放出二氧化碳等较小的分子进入环境。
其中一部分降解发生在林地地表。但落到地面的大部分有机物质最终进入水中。风、雨和雪将其输送到湖泊中，或更常见地输送到注入湖泊的河流中。
微生物和阳光从湖泊中释放的温室气体数量相当庞大。最初的估算值为约9%，即从地球表面释放到大气中的净碳量的比例，指超出地球碳储存过程之外而释放的那部分碳。
但得益于测量技术的改进，最新研究已将这一数字修正为高达25%。考虑到湖泊仅占全球陆地表面约4%，这些数字相当可观。
未来几年，湖泊将接收越来越多供微生物分解的有机物质。气候变暖将带来更多森林覆盖于湖泊周边，并使更大比例的阔叶树（如枫树和橡树）取代针叶树（如松树）。
千种形态的碳
为了了解森林变化将如何改变湖泊在碳循环中的作用，我们在加拿大的两个湖泊中开展了一项实验。
我们在塑料容器中装入岩石、沙子、黏土，以及取自附近森林的不同数量和种类的有机物质。此举旨在模拟气候变化所预期的森林覆盖与构成的变化。
随后，我们将这些容器沉入有机物质最易沉积的浅水湖域，并对其进行了为期三年的监测。
我们运用新技术分析水体中的碳化学成分，我们发现，模拟未来几十年预期森林生长水平的容器，其水中的温室气体含量比模拟当今森林条件的容器高出1.5至2.7倍。
水中有机化合物的多样性是造成这一上升的最主要因素，其影响甚至超过了微生物多样性和有机物质的总量。
对这一结果的可能解释是，同一种微生物能够以多种不同类型的分子为食。因此，水中碳基化合物的种类越多，微生物就有越多的途径进行取食并释放温室气体。
仅有机物质多样性的增加就足以使温室气体浓度提高约50%。而在上层水体颜色较深的容器中，这一效应的规模几乎翻倍——这是大多数湖泊中预期出现的情景，因为气候变化会带来树木覆盖率的增加。
准确追踪碳从陆地到大气的迁移路径，对于预测气候变化的速度并减缓其影响至关重要。通过更深入地了解湖泊周边植被如何控制水体中的温室气体浓度，我们的研究可以为判断改变湖泊周边土地的管理方式能否有助于减少碳排放提供依据。
例如，我们或许应减少在湖滨地带种植香蒲等水生植物，因为它们产生的温室气体浓度远高于森林有机物质所产生的浓度。
要全面理解湖泊在碳循环中所起的作用，仍有大量工作有待开展。并非所有进入湖泊的有机物质都会被微生物分解。部分物质会沉入湖底，形成泥质沉积物，从而将碳锁存其中。随着气候变化，沉积物的形成量也将增加，但我们目前尚不清楚增加的幅度——因此，这种储存碳的增加在多大程度上能够抵消湖泊温室气体排放的增长，仍不得而知。
回答这一问题对于提高碳账户的准确性至关重要，也关系到评估人类还有多少时间来实现这些账户的平衡。
