企鹅、笑气与温室气体

文丨学术头条

企鹅被认为是全球生态系统和环境变化的 “活指标”，他们的个数和殖民地反映了全球气候变化程度以及生态响应。

如果你要去研究企鹅，可得注意一件事了，因为科学家们最新发现，他们的粪便会产生笑气，小心别吸嗨了。这不是开玩笑，而是真实发生在一群科学家身上的事。

来自丹麦哥本哈根大学和中国南京大学的研究人员，正在研究帝企鹅殖民地上样带冰川退缩和企鹅粪便对温室气体通量的综合影响。研究人员发现，由于帝企鹅吃含氮氧化物的饮食，导致它们可以通过粪便释放出大量的一氧化二氮（即笑气），让人哭笑不得的是，南极洲帝企鹅释放大量的一氧化二氮，严重影响了长期被便便围绕的研究人员的精神状态。

当然，这背后更为严肃的问题是，研究人员发现企鹅活动变化以及带有 “笑气”的粪便释放，可以显著影响陆地土壤，从而可以将土壤变成温室气体排放点，可爱、帅气的企鹅宝宝们竟然也成了全球温室气体排放的“罪魁祸首”之一。

该研究结果最近发表在科学杂志《全球环境科学（Science of The Total Environment）》上。

“在吸了几个小时的一氧化二氮后，人就会变得昏昏欲睡，甚至会感到恶心和头疼。” 哥本哈根大学CENPERM中心主任、该研究论文通讯作者 Bo Elberling 教授如此说道，“企鹅的粪便会在它们的领地周围产生大量的一氧化二氮，最大的排放量是丹麦农田施肥的 100 倍。这真的很严重，因为一氧化二氮的污染是二氧化碳的 300 倍”。

帝企鹅是世界上第二大企鹅物种，它们生活在南乔治亚岛的亚南极地区，最喜欢的食物是鱼和磷虾，两者都含有从海洋浮游植物中吸收的大量氮。企鹅饱食后，氮便从粪便中释放到地面。然后，土壤细菌将该物质转化为一氧化二氮。

一氧化二氮又称笑气，是一种无色有甜味的气体。作为一种氧化剂，一氧化二氮在一定条件下能支持燃烧，但在室温下稳定，有轻微麻醉作用，并能致人发笑。当它进入血液后会导致人体缺氧，长期吸食可能会引起高血压、昏厥，甚至心脏病发作。此外，长期接触此类气体还可引起贫血及中枢神经系统损害等。

而且作为一种重要的温室气体，一氧化二氮污染也不是儿戏。

研究人员将南乔治亚岛的冰川作为采样地，分别在冰川前线和海岸之间的五个采样带取样，然后将采集到的土壤放入实验室中的玻璃培养瓶，并在 7 摄氏度下预培养 4 天。预培养后，将培养瓶密封，并将其放入 DLT-100 快速甲烷分析仪中，以测定瓶口甲烷的浓度变化。而对于一氧化二氮和二氧化碳的测量，需要将样品转移到较大容量的玻璃瓶中，通过气相色谱法分别使用电子捕获检测器（ECD）和火焰离子化检测器（FID）来检测。

研究结果分析表明，样带里最古老的土壤显示出较高的土壤碳、养分和水分含量，并且受到企鹅活动的强烈影响。具体而言，在受到企鹅活动强烈影响的地方，企鹅粪便的增加降低了甲烷的氧化，但导致二氧化碳和一氧化氮产量的显著增加。研究人员也发现在远离企鹅的冰川附近，一氧化二氮的含量很低，这更加验证了企鹅的活动和一氧化二氮排放水平之间有很强的关联性。

这一发现还意味着，未来企鹅向新出现的无冰极地海岸地区的扩张，可能会显著增加当地的温室气体排放。

Bo Elberling 解释说:“我们很清楚，在有企鹅的地方，一氧化二氮的含量非常高，反之亦然，而在没有企鹅的地方，一氧化二氮的含量就比较低。”

在过去 50 年里，南极南乔治亚岛的冰川一直在退缩，而这里拥有世界上最大的帝企鹅种群，大约有 15 万对企鹅繁殖。而随着冰川的消退，大量的企鹅向内陆迁移，这也意味着会产生更多的企鹅粪便，并在土壤中沉淀出更多的一氧化二氮和二氧化碳，这两个都是温室气体中最主要的成分。

既然企鹅因为“拉屎”产生这么多的温室气体，那对全球气候有影响吗？事实上，相比于全球其他地区因为工业生产和交通产生的温室气体，企鹅产生的温室气体的总量简直可以忽略不计。

Elberling 教授说：“在这种情况下，一氧化二氮的排放不足以影响地球的总体其他排放，但我们的发现有助于了解企鹅殖民地如何影响它们周围的环境，这很有趣，因为殖民地正在变得越来越普遍。”

研究人员同时指出，这项研究的结果还会对农业施肥产生影响，因为在农业生产中使用氮肥，会排放大量的一氧化二氮，他补充道，“我们应该从丹麦的农业中吸取教训，农田里的氮肥会释放出大量的一氧化二氮。”

而对于企鹅栖息地变化对气候和生态的影响，我们应该知道，这正是由于人类活动造成的。人类造成的环境变化正在全面改变全球生态系统，企鹅也难逃这种影响。对于企鹅来说，当前也面临着严重的生存危机，我们人类更应该想办法恢复企鹅的美好家园。

资料来源：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969719352477https://dg.dk/en/45064/