泥炭地的过去预示着快速变化的未来

减少和减轻全球气候变化的影响依赖于对未来气候、植被变化以及地球和大气之间反馈的准确预测。威斯康星大学麦迪逊分校(University of Wisconsin - Madison)的萨拉·霍奇基斯(Sara Hotchkiss)教授和宾夕法尼亚州利哈伊大学(Lehigh University)的罗伯特·布斯(Robert Booth)教授调查了气候变化对美国北部一个被忽视的景观——壶洞生态系统的影响。他们的研究表明，日益频繁和严重的干旱可能会引发湖泊向泥炭地的突然转变，对这个生态系统产生戏剧性的后果，并可能对更广泛的地球系统产生反馈。

随着全球气候变化的加剧，许多地球生态系统受到不可逆转的变化威胁。有些人会逐渐变化;当一个或多个生态参数达到倾斜点时，其他人可能会发生突然，显着的状态转变，导致从一个生态系统到另一个生态系统的突然过渡。

从泥炭预测
这种突然的状态转变难以在传统的前向建模方法下预测。然而，过去发生了快速生态系统转变，调查这些事件可能允许科学家探讨他们发生的条件，追踪其生态影响，并估计未来在类似生态系统中的变化的可能性。迄今为止已经探讨了很少有相关的历史数据集，但Sara Hotchkiss教授和Robert Booth教授已经确定了一个可能是一个有用的学习状态转变的模型系统 - 威斯康星州北部的水壶孔 - 帕特兰马赛克。

泥炭地覆盖了世界上只有2％的土地面积，但在碳捕获方面的重量远远超过了它们的重量，使他们在抗击气候变化中的关键武器。与其他碳汇相比，诸如油的水下，泥炭位于大气层的几米之内，使其非常响应气候变化。此外，包括部分腐烂植被的泥炭，提供了可以用沉积物核心提取的过去植物和地区的过去植物和气候的独特高分辨率记录，通常会达到数千年的数千年。这样的记录非常适合调查过去的时间突然变化。

沼泽如何成为
壶洞是在冰川消退时埋藏的冰块融化，留下湖泊时形成的。随着时间的推移，湖中杂草丛生，最终被漂浮的泥炭垫填满。传统观点认为，泥炭垫的形成是由于植物逐渐而不可避免地向内侵入，与湖泊的形状、位置或气候无关。然而，最近的几项研究表明，从开阔水域到泥炭地的快速和离散的转变可能已经发生，这更具有突然状态转变的特点。

泥炭地覆盖了世界陆地面积的2％，但远远超过碳捕获的重量

宾夕法尼亚利哈伊大学(Lehigh University)的古生态学家罗伯特·布斯(Robert Booth)和威斯康星大学麦迪逊分校(University of Wisconsin- madison)的萨拉·霍奇基斯(Sara Hotchkiss)利用威斯康星的水壶洞来验证一种假说，即泥炭地是由间歇性干旱条件引发的突然发展。布斯教授和他的学生们已经用放射性碳年代测定法和详细的沉积物核心分析，在宾夕法尼亚州的一个沼泽系统中记录了类似的转变，发现了泥炭地形成的离散和快速阶段，这与独立证实的干旱事件大致相符。

一起，展位，热施，以及他们的学生开发了一种新的概念模型，其中水平波动的水平驱动泥炭地建立和扩张。例如，干旱期间的水平下降导致诸如砂浆等植物的水壶洞湖泊的快速定植。在随后的湿润条件下，湖泊水平恢复，从植物和植物中产生漂浮垫的植被，这是由典型的泥炭植物如斯巴格苔藓植物进一步殖民。在垫子下方，泥炭迅速积累填充湖泊。他们已经使用水壶孔泥炭的沉积物核来测试此模型。

他们的预测可以帮助预测，甚至减轻气候变化对这些生态系统的影响

所有的锅穴都不相同
在Hotchkiss和Booth的模型中，气候不是确定水壶洞湖如何转换为泥炭地的唯一因素：浅水壶孔在短幅度或低幅度干旱事件中更容易受到殖民，而更深的人需要更长时间的干旱时期。它还遵循较高高度的水壶湖 - 通常是降雨量的 - 比更可靠地下水供应的较低海拔湖泊更容易殖民化。如果这些假设是正确的，它们可能能够预测未来几十年来泥浆侵蚀最容易受到泥浆的孔。与区域气候预测相结合，其预测可以帮助预测，甚至减轻气候变化对这些生态系统的影响。

这一点很重要，因为水壶洞景观提供一系列生态系统服务，包括生物地球化学骑自行车，栖息地，用于水生和湿地植物群和动物群，人类娱乐区域，以及碳封存。虽然水壶孔的最终出现是相同的，但无论他们的创作是否缓慢且稳定或快速，剧本范例都具有显着不同的影响。随着Hotchkiss和同事们在最近的一篇论文中，“从生态角度来看，重要的问题是，这些变量改变了什么速率？这些湖泊系统是否在千年内进行了线性地响应，或者经历了突然的阈值效果？“（爱尔兰等。，2012：996）。例如，水壶洞湖泊支撑的水生社区取决于它们是否是泥炭覆盖的，因为泥炭的存在在湖泊本身上具有大量的生物地球化学和水文影响。在缓慢和渐进的模型下，湖泊将被泥炭覆盖着相当长的时间，对水生生态系统的影响将逐渐多千年。但是，在新的模型下，预期的快速变化将是预期的。

霍奇基斯和布斯的研究还可能预测从湖泊到泥炭地的突然转变会如何改变整个生态系统的碳储存能力。泥炭地比湖泊沉积物积累碳的速度快得多，但它们占据着景观上水生和陆地生态系统之间的敏感过渡地带。尽管泥炭地善于储存碳，但一旦开始分解，也会将碳释放到大气中。因此，这项研究对水壶洞景观中可以固定的总净碳有影响，对于那些寻求通过最大限度地固碳来缓解气候变化的人来说，这是一个紧迫的参数。

即使在中等气候的区域，预计未来也有明显更频繁和强烈的干旱时期。如果新型号是正确的，那么水壶孔生态系统将在未来几十年来越来越多的突发社区变化 - 构成了减轻了未来气候变化影响的新挑战。水壶孔不太可能成为唯一容易发生突然突变的生态系统。Hotchkiss和Booth的研究提供了我们潜在的未来的诱人的瞥见，并且长期预测我们的行为如何触发我们所依赖的自然界中的自然界中的快速和永久性变化。