亞馬遜泥炭地怪異微生物 或重寫地球氣候故事

一項新研究指出，科學家發現了可能會重寫地球氣候故事的怪異微生物。此研究強調了保護全球熱帶濕地免受人類活動影響的迫切性。

亞利桑那州立大學的研究人員與秘魯亞馬遜國立大學的同事合作，發現了一個先前未知的微生物家族。它們獨特適應秘魯亞馬遜雨林西北部的熱帶泥炭地那種積水、低氧的環境。這些微生物體積比沙粒小數千倍，卻在塑造龐大生態系統以及影響地球氣候方面扮演著至關重要的角色。

研究顯示，這些微生物在碳迴圈中有雙重作用，有可能減緩或加劇氣候變化。它們既能將碳穩定下來作長期儲存，也能把碳以二氧化碳（CO2）和甲烷等溫室氣體的形式釋放到大氣中。

在穩定的條件下，這些微生物能讓泥炭地充當巨大的碳儲存庫，封存碳並降低氣候風險。然而，乾旱和氣候變暖等環境變化，可能會引發它們的活動，加速全球氣候變化。而且，人類持續對泥炭地自然生態系統造成破壞，到本世紀末可能會釋放出5億噸碳，這大約相當於全球每年化石燃料排放量的5% 。

新研究的通訊作者、亞利桑那州立大學生物設計斯韋特環境生物技術中心的研究員Hinsby Cadillo Quiroz表示：「亞馬遜泥炭地的微生物世界在時空上都極為廣闊，因其地處偏遠而一直隱藏不為人知，其在本地和全球的作用也嚴重缺乏研究。但幸虧有本地的合作夥伴，如今我們得以造訪和研究這些關鍵的生態系統。」

「我們的研究發現了適應此環境的驚人生物，其中有好幾種能提供獨特且重要的功能，從碳穩定或迴圈，到一氧化碳解毒等等。」Cadillo-Quiroz也是生物設計基礎與應用微生物組學中心以及亞利桑那州立大學生命科學學院的研究員。亞利桑那州立大學的同事Michael J. Pavia是這項研究的第一作者。

這項發表在美國微生物學會期刊《微生物學譜》上的研究強調，保護熱帶泥炭地對於穩定地球上最重要的碳儲存系統之一至關重要，也凸顯了微生物生命與全球氣候調節之間微妙的相互作用。

亞馬遜泥炭地是地球上最大的碳庫之一，其濃密、飽和的土壤中估計儲存著31億噸碳，大約是全球所有森林碳儲存量的兩倍。泥炭地對全球碳儲存至關重要，因其積水的環境會減緩有機物的分解，使得有機物質得以在數千年間不斷積累。這些生態系統在調節溫室氣體排放和影響全球氣候模式方面發揮著關鍵作用。

在早期研究的基礎上，目前這項研究描述了新發現的微生物，它們屬於古老的深古菌門（Bathyarchaeia）群體的一部分，形成了一個對該生態系統運作至關重要的複雜網路。研究強調了這些微生物在泥炭地中調節碳迴圈的卓越能力。與大多數生物不同，這些微生物由於其代謝的靈活性，能在極端條件下生存，包括幾乎沒有氧氣的環境。

這些微生物是在秘魯亞馬遜雨林西北部的帕斯塔薩 - 馬拉尼翁前陸盆地（Pastaza-Marañón Foreland Basin）發現的。這個盆地是一個重要的泥炭地，面積約10萬平方公里，包括大片被水淹沒的雨林和沼澤，下面是古老的泥炭層。

這些泥炭地微生物會消耗一氧化碳，將這種對許多生物有毒的氣體代謝轉化為能量，同時降低環境中的碳毒性。它們透過分解碳化合物，產生氫和二氧化碳，供其他微生物用來生成甲烷。它們既能在富氧環境也能在貧氧環境中生存的能力，使它們非常適合亞馬遜地區的環境，因為那裡的水位和氧氣含量全年都在波動。

然而，降雨、溫度的變化以及包括森林砍伐和採礦在內的人類活動，正在破壞這種微妙的平衡，導致泥炭地釋放二氧化碳和甲烷等溫室氣體。

雖然目前熱帶泥炭地充當著碳匯的角色，吸收的碳比釋放的多，但它們越來越容易受到氣候變化的影響。不斷上升的氣溫和改變的降雨模式可能會使這些泥炭地乾涸，使其轉變為碳排放源。

泥炭地釋放出數十億噸的二氧化碳和甲烷，將會顯著加劇全球變暖。這些研究結果強調了保護熱帶泥炭地免受人力活動和氣候引發的壓力的迫切需要。

研究人員提倡可持續的土地管理，包括減少泥炭地的森林砍伐、排水和採礦活動，以防止生態系統受到破壞。此外，還需要進一步研究微生物群落，以更好地瞭解它們在碳和營養物質迴圈中的作用。

追蹤溫度、降雨和生態系統動態的變化，對於預測未來對泥炭地的影響也很有必要。

高度適應性泥炭地微生物的發現，加深了我們對微生物多樣性的理解，也凸顯了極端環境中生命的韌性。這些微生物是應對全球氣候挑戰的關鍵一環，展現了最微小的生物如何對地球系統產生巨大影響。

這項由美國國家科學基金會資助的研究，在瞭解熱帶泥炭地及其微生物居民在全球碳迴圈中的關鍵作用方面邁出了重要一步。隨著氣候變化繼續重塑我們的地球，這些隱藏的生態系統蘊含著可能有助於保障我們未來的經驗教訓。

Cadillo-Quiroz和他的團隊計劃在未來的工作中，運用這些有關泥炭地微生物和生態學的知識，用於泥炭地的管理和恢復，大家可在此追蹤其進展。

Cadillo-Quiroz表示：「致力於瞭解繁茂壯美的亞馬遜雨林中的微生物和生態系統，是我一生的榮幸，我希望能利用這些知識在對抗氣候變化的鬥爭中保護這個地區。」

參考文獻：「Functional insights of novel Bathyarchaeia reveal metabolic versatility in their role in peatlands of the Peruvian Amazon」，作者Michael J. Pavia、Arkadiy I. Garber、Sarah Avalle、Franco Macedo-Tafur、Rodil Tello-Espinoza和Hinsby Cadillo-Quiroz，發表於2024年11月14日的《微生物學譜》。DOI：10.1128/spectrum.00387-24