硬水湖冰封期DIC动态的非代谢主导机制及其全球碳循环意义

《Inland Waters》：Metabolism is of minor importance for under-ice DIC dynamics in hardwater lakes

本研究针对硬水湖（>120 mg L?1 CaCO3）冰封期碳循环认知空白，通过加拿大9个湖泊连续3年的冬夏对比观测，发现硬水湖溶解无机碳（DIC）动态主要受地下水输入和碳酸钙（CaCO3）溶解等非代谢因素控制，而非传统认知的代谢活动，为全球碳循环模型修订提供了关键依据。

　　

新陈代谢（metabolism）对硬水湖冰封期溶解无机碳（DIC）动态的影响较为有限。尽管我们对内陆湖泊的认知大多来自无冰期的"生长"季节样本，但大陆性气候区的湖泊每年可能有数月处于冰封状态。以往冰下环境研究主要集中于贫营养的北方和温带湖泊，而对硬水湖（碳酸钙浓度>120 毫克/升）的认识仍显不足。值得注意的是，硬水湖约占全球静水水体的50%，蕴藏大量溶解有机碳（DOC）和溶解无机碳（DIC），被视为碳循环处理的热点区域。

本文展示了针对加拿大9个硬水湖的连续三年冬季调查结果，并同步监测夏季状况以对比季节差异。尽管这些湖泊在地形特征和水化学性质上存在十倍差异，但其从秋季到冬季再到春季的变化轨迹呈现一致性规律：首先，物理冻结效应导致盐度和溶解有机碳（DOC）浓度上升；其次，代谢活动调控着藻类生物量、溶解氧（DO）、酸碱度（pH）以及可溶性活性磷（SRP）；最关键的是，与代谢因素（有氧/无氧呼吸作用）相比，溶解无机碳（DIC）动态主要受水文（地下水补给）和水化学（碳酸钙溶解）等非代谢因素的支配。

虽然叶绿素^a、溶解氧（DO）、可溶性活性磷（SRP）和酸碱度（pH）的时间变化模式与北方及温带湖泊相似，但溶解无机碳（DIC）的动态特征存在显著差异。因此，我们主张应将硬水湖作为独立类型进行研究，这对准确评估其在全球碳循环中的作用具有重大意义。