童银栋教授团队在Water Research发文探究青藏高原冰前湖中微生物介导的甲烷排放机制

在全球变暖和冰川退缩的背景下，青藏高原地区新形成了许多高海拔的冰前湖。由于冻存有机质的暴露和微生物的活动，这些湖泊呈现出甲烷（CH₄）排放的潜力，使其在区域碳周转和碳循环中发挥着重要的作用。然而，过去的研究更多关注于受人类影响的湖泊，导致冰前湖中的CH₄循环机制研究不足。

天津大学环境学院童银栋教授团队在2023年7−8月针对3个冰前湖进行了野外观测和样品采集工作，现场测定了冰川径流和湖泊水体的温度、pH、浊度、溶解氧和空气的风速、气温、气压等理化指标，并收集了水体（冰川径流、表层水、深层水）和沉积物样本用于溶解态CH₄、δ¹³C-CH₄、NO₃⁻、SO₄²⁻、溶解态Fe、TC、TOC、TN、TS等化学指标分析，基于表层水体溶解态CH₄浓度和风速等指标计算了冰前湖从水-气界面排放的CH₄通量。此外，对所有水体和沉积物样本进行了16S rDNA测序发现介导CH₄循环的关键微生物主要分布在沉积物中，因此进一步对沉积物样本进行了宏基因组测序用于深度分析CH₄循环微生物的群落结构和功能基因组成。

童银栋团队成员采样照片

研究证明了青藏高原3个新出现的高海拔冰前湖（~5500 m a.s.l.）是CH₄的排放源，夏季CH₄排放通量达到了32.39 ± 11.66 μmol/m²/d，沉积物中的δ¹³C-CH₄（−50.10 ± 0.56‰）说明CH₄是微生物通过乙酸发酵型途径产生的。宏基因组测序进一步表明沉积物中主要的产CH₄菌是Methanosarcina，该菌产生的CH₄大部分被CH₄氧化菌Methylobacter消耗。此外，Mantel分析表明溶解态的Fe是影响CH₄循环微生物群落结构的重要因子，功能基因和共现性分析说明Pseudomonadota, Bacteroidota, Actinomycetota门下的微生物可能通过提供产CH₄底物和消耗CH₄氧化的中间产物来参与CH₄循环。本研究强调了新形成的冰前湖在CH₄释放方面的生态重要性，拓展了目前对于冰冻圈CH₄循环微生物及其机制的认识，从而加强了对青藏高原地区碳循环的理解。

本研究以“Methane cycling in typical emerging proglacial lakes on the Tibetan Plateau: Insights into the metabolic mechanisms mediated by microorganisms”为题发表于国际水协会主办的环境领域顶级期刊《Water Research》。天津大学环境学院2023级博士生黄镁淇为第一作者，童银栋教授为通讯作者，天津大学环境科学与工程学院为第一单位。该成果得到国家自然科学基金、第二次青藏高原科学考察与研究计划、西藏自治区重点研发计划项目的联合资助。

文章信息：Meiqi Huang, Guangli Mu, Fuyuan Mai, Yanan Zhou, Xiaodong Li, Qing Yang, Bo Shao, Jiaqi Wang, Yindong Tong, Methane cycling in typical emerging proglacial lakes on the Tibetan Plateau: Insights into the metabolic mechanisms mediated by microorganisms, Water Research, Volume 280, 2025, 123533, https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.123533.

（来源：黄镁淇 编辑：田淑洁）