陸域で数千年近く隔離された「古い炭素」を、水圏の温暖化が再び循環させる ―放射性炭素分析が示す新たな気候フィードバック―

2026-04-07 東京大学,滋賀県琵琶湖環境科学研究センター,国立環境研究所

東京大学、滋賀県琵琶湖環境科学研究センター、国立環境研究所の研究チームは、放射性炭素分析と培養実験を組み合わせ、水圏堆積物中で分解される有機炭素の起源を特定する手法を開発した。その結果、陸域で数千年隔離された「古い炭素」が、湖沼の温暖化によって選択的に分解されCO₂として放出されやすくなることを初めて実証した。特に古い有機物は温度感受性が高く、温暖化により分解割合が大幅に増加する可能性が示された。これは過去に蓄積された炭素が再循環し、温暖化を加速させる新たな気候フィードバックを示唆する。さらに、土壌浸食防止など陸域対策が水域の貧酸素化抑制に有効である可能性も示された。本成果はWater Researchに掲載された。

陸域で数千年近く隔離された「古い炭素」を、水圏の温暖化が再び循環させる ―放射性炭素分析が示す新たな気候フィードバック―
研究成果の概要(原著論文より改変)。
Q10は温度が10℃上昇したときに有機物の分解速度が何倍になるかを示す値です。陸域起源の古い有機物の方が温度への感受性が高いことが明らかになりました。

<関連情報>

温暖化条件下における深層温帯湖での老朽化した堆積有機物の分解:実験的アプローチ Decomposition of Aged Sedimentary Organic Matter in a Deep Temperate Lake Under Warming Conditions: An Experimental Approach

Wataru Nakamura, Yasuhiko T. Yamaguchi, Shish Muhammad Soyaib, Sho Ogasawara, Eiso Inoue, Koichi Shimotori, Yosuke Miyairi, Yusuke Yokoyama
Water Research  Available online: 11 March 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.watres.2026.125740

Highlights

  • Radiocarbon traced the age of decomposed sedimentary organic matter
  • Aged organic matter decomposed faster at higher water temperatures
  • Warming enhances the decomposition of aged allochthonous organic matter
  • Land management could help reduce lake hypoxia under global warming

Abstract

Although lakes are major reservoirs for organic matter (OM), global warming may accelerate the decomposition of sedimentary OM. Enhanced OM decomposition under warming intensifies carbon cycling in the biosphere and can lead to ecosystem degradation through deoxygenation. However, it remains unclear whether this temperature-driven increase in decomposition primarily involves modern OM or aged OM. In this study, we applied a novel approach that integrates radiocarbon (Δ14C) analysis with aerobic incubation experiments using undisturbed sediment cores collected from the largest lake in Japan. This approach enabled us to examine directly whether warming accelerates the decomposition of aged OM in aquatic sediments. The age of decomposed OM was estimated by measuring the Δ14C in the dissolved inorganic carbon (DIC) of the overlying water before and after incubation. At the current hypolimnetic temperature of 8°C, the Δ14C value of decomposed OM was −43.6 ± 50.8‰, which is comparable to the surface lake water DIC value. However, the Δ14C values decreased with increasing temperature, reaching −182.3 ± 31.1‰ at 18°C. Monte Carlo simulations estimating the temperature sensitivity of modern OM and aged allochthonous OM indicated that aged allochthonous OM exhibits higher temperature sensitivity. This finding supports the carbon quality to temperature hypothesis. These results suggest that reducing anthropogenic erosion and implementing other land-based management measures could help slow the progression of lake deoxygenation under climate warming.

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