三重同位素氧记录揭示了过去8个冰川周期中的地球生产力

据一项新的研究披露，在过去的8个冰川周期（每个周期的时间跨度为80万年）中，海洋和陆地生态系统合计吸收的二氧化碳量与大气中二氧化碳的升降联系密不可分。陆地和海洋对地球大气二氧化碳的吸收也被称为地球初级生产力（GPP），它代表了大气二氧化碳的最大摄取量，它对地球的碳循环具有重要意义。到目前为止，估计GPP会如何因应大气二氧化碳（CO₂）的变化仍具挑战性。然而，了解这种反应对于预测未来气候变化走势至关重要。冰川周期为研究生态系统对二氧化碳浓度变化的大规模反应提供了一个天然实验室。关于冰川周期的数据大多基于对冰芯中截留空气的测量。通过分析截留在冰芯中远古气泡内的同位素特征，Ji-Woong Yang和同事重建了过去80万年中全球生物圈的生产力变化。研究发现显示，在过去的8个冰川周期中，与间冰期相比，冰川期的GPP总是较低，而且在大多数情况下，生产力会在冰川结束的数千年之前就开始上升。更重要的是，这些变化似乎与大气中的二氧化碳浓度变化同时发生，提示二氧化碳对全球生物圈生产力有着主导性影响。据作者披露，这些结果支持存在着一种普遍的负反馈机制：在该机制中，二氧化碳浓度低会降低全球生产力，从而可减少二氧化碳的进一步下降。Corinne Le Quéré和Nicolas Mayot在相关的《视角》中写道：“Yang等人的分析证实了二氧化碳施肥效应的全球重要性，并提出了其影响规模的约束条件。尽管仍然存在许多不确定性，但很明显，抑制二氧化碳施肥效应的反馈将会在未来几十年内减少，而气候对碳储存的放大反馈将会继续增大。”