斯瓦爾巴群島渺小卻關鍵的微生物族群對溫室氣體的調控
連婉吟1、林悅婷1、蔡汭芬1、陳貞年1、王蘆育1、王珮玲2、林立虹1
1國立臺灣大學地質科學系
2國立臺灣大學海洋研究所
由於氣候變遷帶來種種衝擊，使得人們愈發重視極區的環境議題；近年的研究更指出，極區有比其他緯度更高的升溫效應(極地放大效應) (Previdi et al., 2021; Rantanen et al., 2022)，而此變化會透過洋流和大氣系統，與全球尺度的氣候交互影響。河川將水與沈積物自陸地輸入海中，連動了陸地與海洋的交互作用，而極區的河水主要源自冰川融水，融水速度、冰河與底岩的交互作用、融水的流徑均決定了整體流域流量、營養源、生物族群等特性。
本團隊前往北極的斯瓦爾巴群島進行野外測量、樣本採集與培養實驗，以評估不同融冰水體中，微生物族群的碳轉換效率及融冰水的輸出對海洋的貢獻，並探討這些作用對於碳循環的影響。本團隊使用可攜式多參數水質監測儀(圖一)，進行現地水化學參數量測，包含溫度、pH值、導電率、鹽度、溶解氧飽和度等參數；使用透氣膜與可攜式氣體分析儀，以水氣交換的方式量測水中CO2分壓(圖二)，若水中CO2分壓小於大氣，則代表水體為吸收CO2的碳匯；反之，則為釋放CO2的源區。這些現地量測的參數有助於我們迅速解析環境的特性，並初步推測潛在的生物地球化學反應。所採集的水樣，將進一步於實驗室分析更詳盡的水質與微生物族群組成。
除了現地工作以外，本團隊也進行融冰水和海水的培養實驗，將不同地點、不同比例的融冰水與海水混合，分別加入不同種類、高13C豐度的培養基，用以示蹤微生物對不同培養基的利用度，推估水體的物質和能量轉移是由何種生物作用主導，搭配分子生物的分析，將可解析關鍵之生物族群組成。
透過上述的量測數據與分析方法，本團隊期望對於極區的生物地球化學作用有更透徹的理解，並進一步探討在氣候變遷之情境下，生物與環境作用之間的反饋為何。
圖一、於現地放置可攜式多參數水質監測儀，用以量測水化學參數。
圖二、測量水中CO2分壓的野外實景。
參考文獻
Previdi, M., Smith, K. L., & Polvani, L. M. (2021). Arctic amplification of climate change: a review of underlying mechanisms. Environmental Research Letters, 16(9), 093003. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ac1c29
Rantanen, M., Karpechko, A. Yu., Lipponen, A., Nordling, K., Hyvärinen, O., Ruosteenoja, K., Vihma, T., & Laaksonen, A. (2022). The Arctic has warmed nearly four times faster than the globe since 1979. Communications Earth & Environment, 3(1), 168. https://doi.org/10.1038/s43247-022-00498-3