2024年12月18日,应兰州大学泛第三极环境中心邀请,中国地质大学(武汉)环境学院生命科学与技术系王红梅教授进行了题为“洞穴甲烷氧化我们知多少?”的专题讲座。讲座由刘勇勤教授主持,采用线下线上结合的方式进行。
洞穴因其独特的封闭性和恒定的微环境,成为研究低浓度甲烷氧化过程的重要场所。研究发现,洞穴内甲烷浓度显著低于外界大气,这表明洞穴可能是陆地系统中被忽略的甲烷汇。王红梅教授团队研究了洞穴微生物的功能基因和氧化过程,证实洞穴中的甲烷氧化菌能够高效利用低浓度甲烷。
在确定洞穴中存在甲烷氧化功能微生物后,王红梅教授团队进一步利用同位素标记、高分辨分析技术和DNA-SIP等技术,设计了一系列实验来验证洞穴微生物的甲烷氧化能力。结果表明,洞穴微生物不仅能够氧化甲烷为二氧化碳,还能将其转化为自身有机质,同化效率超过50%。此外,研究揭示了这些微生物群落的分子机制,如甲烷氧化酶(pmoA)的高效作用,进一步解析了甲烷氧化过程的生态效应。
上述结果表明洞穴微生物碳汇潜力不容忽视,尤其是在全球气候变暖背景下,洞穴的恒温特性使其成为一个稳定的碳汇。王红梅教授团队对收集的不同生态系统甲烷氧化潜力数据进行分析,得出洞穴甲烷氧化效率高于传统土壤,且中国西南喀斯特地区洞穴每年消耗的甲烷量相当于森林土壤的甲烷吸收量,这些结果为评估地下生物圈在全球甲烷循环中的作用提供了重要依据。
最后,王红梅教授提出未来的研究方向:如何将洞穴甲烷氧化过程纳入全球碳排放与吸收模型、摸清洞穴甲烷氧化微生物食物网、考虑利用甲烷氧化微生物解决高浓度甲烷排放问题(如垃圾填埋场、奶牛场),这些思路为碳中和提供了潜在自然解决方案。
王红梅教授的精彩报告引起了老师和同学们的浓厚兴趣与热烈讨论,增长了科学见识,开阔了视野。