海底甲烷微生物是否會造成海洋沉積物古氣候紀錄的偏差?

生活在海底的一些微生物會消耗從沉積物下方滲出的甲烷。來自臺灣大學海洋研究所的博士後研究員 Pierrick Fenies 與副教授賀詩琳的最新研究顯示,這些微生物可能會干擾科學家用來重建過去海洋溫度的化學訊號,其影響幅度甚至可達近 10°C。

為了了解過去的氣候變化,研究人員仰賴保存在海底沉積物中的化學分子。其中一類稱為 OH-isoGDGTs 的分子,可作為天然的「溫度計」:它們由生活在海洋表層的微生物產生,其化學結構會隨水溫改變。透過分析古老沉積物中的這些分子,科學家得以重建數千至數百萬年前的海表溫度。

然而,本研究發現,在「冷泉」(即甲烷從海底滲出的區域)中,一類以甲烷為食的古菌也會產生 OH-isoGDGTs。然而,這些古菌所產生的 OH-isoGDGTs 並不反映海表溫度,而是反映其自身的代謝作用。當這些分子在沉積物中累積到一定程度時,會干擾原本的溫度訊號,使重建出的溫度產生偏差,誤差最高可達 9.7°C。這是一個相當驚人的誤差,因為在該研究區域,末次冰盛期與全新世之間的海表溫度差異僅約 3°C

好消息是,研究團隊發現目前已存在的篩選方法——「甲烷指數」(Methane Index)——可以有效地辨識受到甲烷氧化古菌影響的樣品,並將其標示為應予排除。因此,只要在分析過程中納入這項品質控制,氣候重建結果仍然是可信的。

冷泉廣泛分布於全球各大陸邊緣,而以 OH-isoGDGTs 為基礎的溫度重建方法也在古海洋研究中日益普及。本研究提供了一套實用的框架,有助於在開放海域以外的環境中,確保這項方法的可靠性。

本研究已發表於歐洲有機地球化學學會官方期刊《Organic Geochemistry》。

延伸閱讀:

Fenies, P., Ho, S.L., Hefter, J., Lee, P.-T., 2026. Impact of anaerobic methanotrophic archaeal input on hydroxylated isoprenoid GDGT-derived temperatures. Organic Geochemistry 218, 105213. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2026.10521

圖 1: 以甲烷指數(Methane Index,為甲烷氧化古菌活性的指標)為函數,顯示蕃薯礁冷泉系統中 RI-OH 推算溫度與現代海表溫度之差異。