气候学

甲烷,植物和气候

活植物会产生臭氧,臭名昭着的温室气体。最近的发现邀请我们的全球变暖和控制模型。

弗兰克凯佩尔和托马斯·鲁克曼 用于科学N°353
本文保留用于科学用户

科学的进步有时会受到对其所信中的挑战。因此,所有手册回声,甲烷,其中一个温室气体,仅由厌氧细菌产生,也就是说,在没有氧气的情况下茁壮成长的那些。然而,在2005年,我们表明植物植被也会发出甲烷:植物制造甲烷,大量制造!几十年来,甲烷的重要来源是如何逃到学习甲烷的许多专家,并考虑气候变化的思考?我们将看到我们来到这一发现的旅程,我们将描述这一阐明的无法解释的观察。最后,我们将研究我们需要改变气候模型的程度,以考虑到这个前所未有的来源。

天然气

甲烷(CH.4)更好地称为天然气。在法国东南部的存款中存在,例如在法国南部,也在石油和石炭系层的油布中,这是一个重要的能源来源,如俄罗斯通过Gazprom集团的战略用途所证明的。每年,在大气中发出约6亿吨甲烷(由人类活动的自然来源或人类活动)。有人认为,大多数这些天然烟雾引起了厌氧细菌的活性,陷入沼泽和稻田的停滞水域底部,以及动物的消化道(超过这些细菌的50%的甲烷。来自反刍动物和白蚁),他们降低植物有机材料。森林和大草原也释放甲烷,以及化石燃料的燃烧(请参阅第87页的框)。多年来,甲烷的整体循环已经阐明,以至于 盖伊 (气候变化的政府间议会)估计在2001年报告中,即使每个遗骸所遗留的比例也是不确定的,也可能识别出主要来源。在第一组的报告中总是如此 盖伊 刚刚公开的(第88页的参见框)。

谜题来解决

然而,一些观察结果难以解释,例如大气甲烷量的显着波动(通过分析冰川帽中捕获的气泡)在冰川时期和热时期之间揭示。其他神秘,如果甲烷的浓度从20亿百/亿份(ppm)增加到20世纪90年代初期,它在20世纪90年代初期为1,732分,而且2005年的1,774ppm)没有知识。为什么。我们将看到这两个谜题部分通过植物排放甲烷排放。

对甲烷来源的知识和发出的量是必不可少的,因为甲烷是有效的温室气体。地球每年都会比甲烷更多的二氧化碳拒绝了大量的多氧化碳,但是一公斤的甲烷温暖的行星比一千克二氧化碳更多,因为它更好地阻挡红外辐射。但大气中甲烷的浓度几乎增加了150年。它会继续增加 XXI.e 世纪?排放可以减少吗?停滞不前只有乘客?气候学家需要对这些问题的答案,这就是我们需要了解这种影响我们环境的气体的起源和命运的原因。

作为甲烷来源的学习植物的想法是由我们在氯甲烷上进行的工作的启发,使用作为制冷剂和破坏臭氧的长氯化气体。有人认为它主要来自海洋(通过生物量的太阳的行动)和森林火灾,但几年前我们发现植物产生了大部分氯甲烷。在空中。因为甲烷,如氯甲烷,在生物质燃烧时释放,我们想知道完整的植物也产生甲烷。

为了满足我们的好奇心,我们已经放置了30种叶子和草药,温带和热带地区,在具有与大气中的氧气相似的小型房间。所有生产的甲烷:一克干燥的植物释放0.2和3纳图(11亿克)/小时的甲烷。

除了投入比例的量之外,除了投入的量的规模之外,还居中植物组织产生的甲烷,通常存在于环境空气中。这可能是先前阻止观察该现象的原因。为了解决这个问题,我们一直在观看创造扬声器,在实验开始时空气不是甲烷:然后仅考虑植物组织释放的扬声器。

一片叶子,两片叶子......数十亿的叶子

这些第一个结果获得了,我们通过整个生物植物接管了相同的经验:甲烷的生产在这种情况下,甲烷的产生10至100倍,比植物的分离的叶子大。我们已经驳回了厌氧细菌(照射植物)逃离我们的可能作用。唉,我们仍然忽略了这种生产的所有机制,即使我们怀疑果胶的作用,植物细胞壁中发现的糖的混合物。这些分子通过可以是甲烷来源的方法在植物中持续破坏和制造。根据BotanistJürgenKesselmeier的说法,来自Max Planck的化学研究所,在德国华美州,其他可能的机制将放置不稳定的糖。这个问题是研究的主题,我们对这种新来源在大气中发布的汽油量感兴趣,意识到甲烷在气候变化中的作用。

植物在多大程度上有助于大气甲烷的总量?从一开始就众所周知,由于植被覆盖全球大部分地区,因此它们不会忽略不计。然而,结果超出了可能想象的:每年植物每年将在全球年度排放量的10%至30%的植物中发出60至2.4亿吨甲烷。对于大部分(三分之二),这种甲烷来自热带地区,富含植被。这些外胶层从有限的实验室测量样本加密受到保释,但他们被一群来自德国海德堡的物理学家验证,他们通过卫星研究了大气。 2005年,他们在热带森林上方显示了甲烷“云”(见图2)可用的型号没有解释。鉴于我们的发现,他们的工作发现了一个简单的解释:这些地区的丰富植被是甲烷云的源泉。

在2006年1月出版我们的结果后,荷兰氛围的化学家Paul Crutzen,1995年诺贝尔奖,以及他的同事来自Max Planck化学研究所,他们在1988年开展了措施,并出现了由于解释:他们已经发现甲烷在委内瑞拉森林之上产生的甲烷。他们今天得出结论,这些地区的植被可以发出30至6000万吨甲烷。

这些论点在现象本身的现实中相信专家。然而,意见仍然不同于植被的甲烷的数量。因此,根据澳大利亚Miko Kirschbaum,来自堪培拉大学,我们的外推将考虑到根部和分支的质量,而只应在计算中考虑叶子:植物不会释放“ “每年10至6000万吨甲烷。然而,由于不清楚的机制是甲烷,因此不能排除植物的任何器官。各个团队通过我们不同的方法计算蔬菜来源的份额。他们可能会区分植物物种:实际上,我们研究了五种巴西物种,随机拍摄,并表明有些人比其他人发出了多达4,000倍的甲烷。计算将更加复杂。

多年来,气候学家一直在想知道与全球温度变化有关的大气甲烷量的变化。杆上的极地帽是自然档案,将气候信息和大气的组成存储近百万年。在胡萝卜抽样后,捕获在冰中的微小气泡的分析显示了大气气体的相对批量(参见第87页的盒子),这反映了过去的气候。例如,二氧化碳的量与总体温度的变化有关:气体在冰川时代在冰川时代罕见,而不是在变暖期间。

最常见的是,不知道为什么,甲烷的量与二氧化碳的方式不同。 Marshy Lands的型号(公认的甲烷唯一的自然来源)已被用于重建甲烷数量的变化,但它们从未复制过冰胡萝卜的推导率。

甲烷水合物的另一个解释度假胜地,当压力高时,例如在海洋的底部形成。未知数量,但可能重要的是,甲烷以这种形式被捕获在海洋沉积物中。一些古叶病学家认为,这些沉积物在大气中突然解放了大量的甲烷将导致过去快速的全球变暖。然而,最近的极地冰分析表明,海洋甲烷水合物稳定至少40,000年:因此它们在最新的冰川循环期间,它们在大气甲烷中的陡峭增加中没有发挥作用。

天然温室效应

地球的植被对环境变化敏感:在地球上,植物盖在气候冷却和变暖方面减少或同时增加。我们的作品表明,这些变化将是冰川期间甲烷水平下降的原因,其冰川之间的增加。在最后一次冰川最大值期间,大约21,000年前,亚马逊雨林中的植物是今天的两倍,因此,会发出更少的甲烷。从那时起,表面温度和二氧化碳的量增加,促进植物生长,从而增加了它们的甲烷排放。

在其他土地历史中可能发生类似的情景,特别是在大规模灭绝时,例如在二叠纪(2.5亿年前)和三叠结束时(200万年前)。与上升温度相关的大量大气二氧化碳导致生物质的显着增加,从而植被甲烷排放,浓郁的变暖。这些植被的这些排放量加入了沼泽的那些,也许是海底的那些,这将是历史气候变化的引擎之一。

我们的结果是科学工作稀有媒体治疗的主题:在第三次立场,就在禽流感和伊拉克的新闻之后,同一天出版。不幸的是,这个展览在许多情况下导致了一个错误的解释:事实上,许多报告肯定了植物将负责人类试图战斗的全球变暖。不是这种情况。该植物在大气中发出甲烷数亿年,并为自然温室效应做出了贡献,无论我们所知道的那些人都不是可能的。另一方面,自工业化开始以来,植物不参与观察到的大气甲烷量的增加。这种现象是人类活动的事实。

我们的工作也导致对被认为是战斗变暖的手段的质疑:重新造林。的确,它的效果是什么?捕获大气碳或植物的甲烷排放含量?该响应对努力应用京都议定书的国家具有重要影响,这是国家二氧化碳排放策略中的倡导树种植计划。我们的计算表明,通过安装新森林获得的气候效益将远远优于这些同一森林在大气中甲烷释放的缺点。因此,重新造林无疑是有利于降低全球变暖。

修订后的京都议定书?

让我们不要忘记植物是我们星球的绿色肺,他们带来了使生活成为可能的氧气。他们还发挥了许多其他有益的角色。例如,它们是房屋生物多样性的自然环境,并控制水循环。全球变暖问题不在植物,但化石燃料,石油和煤炭的大规模燃烧。

植被产生的甲烷是否会在不久的将来影响气候?尽管植物不参与大气甲烷的大气甲烷以来,但它们尽快增殖,因为气候变热。因此,植被的甲烷排放随温度的温度而增加,进一步加重变暖。除了速度之外,这种恶性循环将是一种自然现象,其速度基本上由于人类活动而生长。由于林地表面在气候变化期间,植物不可能发挥与他们在过去的气候变化中相当的作用。这种假设以及植物的甲烷排放的假设通过自20世纪80年代以来热带森林上方观察到的甲烷量的减少来验证。此外,这种砍伐森林,弥补了农业或产业的排放自20世纪90年代初以来解释了大气甲烷量的停滞。

无论如何,即使估计植物在气候变化中的贡献还为时过早,也可以不再忽视它:所有新的气候变化情景都必须考虑植物的甲烷排放。

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