今天的许多地球科学家都是碳窥视者。知道人类对碳循环的漠视已经破坏了气候，他们已经密切关注着碳的最热的变种——二氧化碳(CO2)和甲烷。这两种气体都通过温室效应在地球上留住热量，在100年的时间里，甲烷的效力是二氧化碳的28倍。严格计算温室气体流量是建立预测未来气候模型的第一步。
甲烷预算中的一些项目，如管道泄漏和牛放屁，是很容易理解的。但其他的则比较模糊。澳大利亚南十字星大学(Southern Cross University)生物地球化学博士后卢克·杰弗里(Luke Jeffrey)说:“存在很多差距和不确定性，尤其是在湿地和内陆水域。”根据全球碳项目2020年的统计，湿地每年释放的甲烷约占地球甲烷排放量的20%到31%，比化石燃料生产的甲烷排放量还要多。
但在过去的十年里，研究人员把注意力集中在一个可能违反直觉的温室气体排放来源:树木。特别是淡水湿地树木。树木沐浴在潮湿或浸水的土壤中，吸收甲烷，然后通过树皮泄漏出来。在2017年的一项研究中，当时在英国开放大学(Open University)工作的生态学家苏尼塔·潘加拉(Sunitha Pangala)发现，亚马逊雨林中的树木产生的甲烷是其他湿地森林中的树木的200倍，占该地区总排放量的44%至65%。
这是否意味着树木对地球有害?当然不是。树木吸收大气中的二氧化碳。在4月9日发表的一项研究中，杰弗里和他的团队报告了树木如何也可以成为甲烷汇，保护微生物，将其转化为破坏性较小的二氧化碳。他的团队在一种叫做纸皮的树中发现了甲烷营养物，或称吃甲烷的微生物，这种树生长在澳大利亚东部的沼泽中。这些微生物吞噬甲烷，将树木的潜在排放量减少了约三分之一。这一发现使人们更清楚地认识到树木是如何影响到难以捉摸的甲烷含量的。专家们说，甲烷含量对气候预测至关重要。
摄影:拿俄米杰弗里
“这是一项重要的贡献，也是及时的贡献，”史密森环境研究中心的生物地球化学家帕特里克·麦格尼格尔(Patrick Megonigal)说，他没有参与这项研究。Megonigal研究树木释放甲烷已有十多年，是湿地和高地森林中温室气体流动方面的专家。
“当我看到这篇论文时，我说，‘天哪，这真的很有趣，’”杰弗里·怀特(Jeffrey White)说，他是印第安纳大学奥尼尔公共与环境事务学院(O ' neill School of Public and Environmental Affairs at Indiana University)的退休教授。White并没有参与这项研究，他研究甲烷循环已经超过30年了，他说这很好地解决了研究人员的一个直觉——但还没能确定——甲烷营养物质活动发生在树皮上。他称这项工作“极其重要”。
甲烷营养物无处不在，只要地球上有氧气存在，它就一直存在，所以怀特相信这不是一个孤立的案例:他注意到明尼苏达州的桦树也有类似的行为。
湿地向大气中释放的甲烷比其他任何自然资源都多。但如果没有甲烷营养体，它们会释放大约50%到90%的甲烷。这些微生物将甲烷转化为二氧化碳，就像燃烧一样。这个过程几乎可以说是一个缓慢的燃烧过程。但它阻止了大部分湿地甲烷到达天空，使土壤既是源又是汇。人们对树木内部发生的甲烷盛宴知之甚少。
杰弗里想要更清楚。几年前，他的注意力转向了纸皮。“这是一棵如此独特的树，有着令人惊叹的树皮层，”杰弗里说。这些岩层潮湿、黑暗，已知含有甲烷。(杰弗里有时称它为“树乙烷”)“我们只是认为它可能是甲烷营养生物的理想地点，”他继续说。所以他开始证明噬气微生物就藏在那里。杰弗里设计了一系列的实验来满足他们的胃口。首先，他从三个湿地上切下树皮，然后把树皮密封在装有甲烷的玻璃瓶里。然后,他等待着。在一周多的时间里，他测量了瓶子里甲烷含量的下降。在一些样本中，一半以上的蛋白质消失了。在对照组的瓶子里，有的装有消毒过的树皮，有的根本没有树皮，甲烷含量与纸一样。
摄影:路加福音杰弗里
杰弗里的团队还知道甲烷营养体有挑食的味觉。甲烷的一个碳原子可以以两种稳定同位素中的任何一种存在:经典的碳12或较重的碳13，它们多携带一个中子。碳-13的化学键较难断裂，所以甲烷营养体宁愿吃这种较轻的同位素。杰弗里的团队发现，瓶子中碳-13-甲烷的相对含量随着时间的推移而增加。树皮里的什么东西是活的，有选择性地吃，就像一个孩子拣出粉色的星星后，把黄色的星星放回袋子里。
受到这些活动痕迹的鼓舞，他们把树皮送到镇上另一边的莫纳什大学(Monash University)的微生物学家那里，后者对所有生活在树皮中的物种进行了微生物分析。结论是:千层树的样本中含有大量独特的细菌，这些细菌在周围的土壤或沼泽中是找不到的，其中大部分属于需要甲烷的属
但所有这些结果都是在实验室中得到的，杰弗里的团队需要看到真实的、活的树木的行为，特别是它们泄漏甲烷的速度。他们涉水穿过新南威尔士州的一片湿地森林，轻轻地把密封的房间和光谱仪绑在纸皮的两侧，测量树木每秒的排放量。
然后杰弗里向舱内注入了一种叫做二氟甲烷的气体。二氟甲烷是一种偷偷治疗甲烷营养物的药物——它会暂时抑制它们的食欲。“这实际上阻止了它们消耗甲烷，”杰弗里说。让气体扩散一个小时后，杰弗里把它冲洗干净，重新检查了排放的气体。因为微生物停止进食，甲烷含量上升。该团队计算出，平均而言，微生物已经清除了36%的甲烷，否则这些甲烷会渗入大气。
杰弗里说，大部分甲烷实际上来自潮湿的土壤。微生物消化泥土中的有机物，释放出甲烷。有些从土壤或水中冒出，但有些像吸管一样通过树根向上流动，或渗入树皮，然后扩散到木材中。(不同的微生物也可以在树内制造自己的甲烷，但杰弗里发表的证据表明，树皮中甲烷的同位素特征与土壤中一致。)由于居住在树上的微生物，更少的甲烷被释放到大气中，因为它们将甲烷转化为危害较小的二氧化碳。“土壤中的甲烷可能会从湿地中释放出来。如果它们从树上爬上来，就必须通过细菌的挑战。”杰弗里说。“所以这个新发现——我现在差不多是在观察树木。”
弗吉尼亚霍林斯大学(Hollins University)的微生物生态学家玛丽·简·卡迈克尔(Mary Jane Carmichael)没有参与这项研究，她说:“这对我来说真的很令人兴奋，因为我对这个问题感兴趣已经很久了。”卡迈克尔在2017年的一项研究中报告说，死树也会排放甲烷。(类似地，在之前的一项研究中，杰弗里表明死树释放出的甲烷是活树的八倍)“对于微生物的能力，我从来没有真正感到惊讶，”卡迈克尔说。“我们可能会看到，这是一个相当普遍的现象。”
了解树木是如何从环境中增加和减少甲烷的，将有助于科学家调整一种全球范围的碳计算。凡尔赛圣昆廷大学(University of Versailles Saint Quentin)的环境科学家、协调全球甲烷预算的玛丽埃尔·索努瓦(Marielle Saunois)说，虽然卫星数据有助于从上方追踪排放，但每个来源和碳池的更详细细节对于预测至关重要。但这项研究不会立即改变气候模型。“流程很重要，但非常本地化，”她说。很难将树皮微生物的影响扩大到全球甚至区域范围。虽然这项工作有助于预测湿地排放如何随气候变化，但全球模型还没有包括这些反馈效应。“理想情况下，”她说，“应该如此。”
“植被和以植物为基础的甲烷排放路径实际上是全球甲烷预算中一个真正有待研究的组成部分，”Carmichael表示同意。
地球的气候行为充满了反馈循环:例如，温度、湿度和二氧化碳影响树种分布，进而影响甲烷排放，进而影响气候，等等。了解这些微生物的存在——以及未来能够确定它们存在的研究——将使甲烷模型更加可靠，从而改善气候预测。
“这是个好消息，”Megonigal说。在富含甲烷的湿地森林中，微生物可以缓冲排放。他说，在产生较少甲烷的干燥的高地森林中，“它们实际上可能是在为我们从大气中去除甲烷。”
杰弗里下一步计划研究树木对温室气体的过滤是如何随着季节变化的。自从他发表这项研究以来，人们向他提出了各种各样的想法，如何利用森林中的甲烷营养物来应对气候变化。科学家们能否将这种微生物接种到树种中，从而建立起吞噬甲烷的森林?我们可以在锯末中培养它们，然后把它们喷洒在森林的地面上吗?我们可以把它们喂牛吗?“说实话，我不知道，”杰弗里说。“而我个人的偏好是不要对自然进行太多的修补。”
而且，他指出，人类甚至不需要帮助来传播甲烷营养体:“我假设——并希望——我们可能会发现这些家伙生活在其他地方，也生活在其他树上。”
