Hvad globale klimaændringer kan betyde for løvfald i vandløb og floder

Kulstofemissioner til atmosfæren fra vandløb og floder forventes at stige, efterhånden som varmere vandtemperaturer stimulerer hurtigere nedbrydning af organisk stof.

Men en ny undersøgelse ledet af University of Utah forsker Jennifer J. Follstad Shah, i samarbejde med et hold på 15 videnskabsmænd i USA og Europa, tyder på, at disse henfaldsrater muligvis ikke stiger så meget som forventet. Faktisk, undersøgelsen indikerer, at den gennemsnitlige nedbrydningshastighed kan stige 5 procent til 21 procent med en stigning på 1 til 4 grader Celsius i vandtemperatur-halvt så meget som en stigning på 10 procent til 45 procent, som metabolisk teori forudsiger. Den gennemsnitlige årlige vandtemperatur for nogle vandløb og floder stiger i øjeblikket med en årlig hastighed på omkring 0,01 grader til 0,1 grader Celsius på grund af ændringer i klima og arealanvendelse.

Undersøgelsen "Global syntese af temperaturfølsomheden ved nedbrydning af bladaffald i vandløb og floder" blev offentliggjort 28. februar i Global forandringsbiologi .

Vandløb og floder dækker omkring 3 procent af jordens landoverflade, men er en vigtig bidragyder til det globale kulstofkredsløb. Disse vandveje udgør et stort levested, hvor organisk stof såsom bladstrø transformeres gennem fysiske processer og forbrug af mikrober og hvirvelløse dyr. Noget af det forbrugte organiske stof bidrager til væksten af ​​disse organismer, men en del er 'tabt' nedstrøms, da hvirvelløse dyr river affald i mindre stykker, og noget udsendes til atmosfæren som kuldioxid gennem respiration.

Kuldioxid er en drivhusgas, der bidrager til global opvarmning og havforsuring.

Varmere vand fremmer nedbrydningen af ​​organisk stof, men det er uklart, om klimaændringer vil resultere i mere kulstof udledt til atmosfæren i forhold til kulstof transporteret nedstrøms til havet.

"Denne proces er ikke så indlysende som smeltningen af ​​iskapper og påvirkninger af et karismatisk væsen som isbjørnen, men det er en vigtig indikator for globale klimaændringer, "Follstad Shah sagde, og en, der har betydning for værdier, der bruges i klimaændringsmodeller.

"Der er stadig meget om kulstofkredsløbet, vi ikke forstår, " sagde hun. "Det er bydende nødvendigt at forstå temperaturfølsomheden af ​​økosystemprocesser, der styrer kulstofkredsløbet, når de globale temperaturer stiger."

Den nye undersøgelse gennemgik data fra mere end 1, 000 rapporter, der repræsenterer 41 lande og 85 forskellige planteslægter for at kvantificere følsomheden ved nedbrydning af affald i vandløb og floder over for ændringer i temperaturen. Det tog hensyn til hvirvelløse tætheder, global position og affaldskvalitet som faktorer, der styrer temperaturfølsomheden ved nedbrydning af affald.

Undersøgelsen viste, at stigende temperaturer sandsynligvis vil øge hastigheden af ​​henfald af affald, men ikke helt så hurtigt som forventet baseret på metabolisk teori, Follstad Shah sagde. Metabolsk teori antyder, at organismenes metaboliske hastighed, som til dels afhænger af temperaturen, styrer økologiske processer. I dette tilfælde, ifølge metabolisk teori, hastigheden af ​​affaldsnedbrydning vil afhænge af den metaboliske hastighed af vandløbsorganismer - som stimuleres af forhøjede temperaturer.

Follstad Shah og kolleger fandt ud af, at temperaturfølsomheden for nedbrydning af kuld var større i tropiske end tempererede biomer. Undersøgelsen anslår, at en stigning på omkring 10 procent i nedbrydningshastigheden af ​​affald kun kræver en stigning på 1 grad Celsius i troperne, men en stigning på 4 grader Celsius i tempererede biomer.

Temperaturfølsomheden varierede mellem de forskellige plantetyper, som dataene tyder på, kan skyldes forskelle i bladkemi. Undersøgelsen fandt også, at temperaturfølsomheden for nedbrydning af bladstrøelse var ens, uanset om den var medieret af mikrober alene eller af mikrober og hvirvelløse dyr.

Det tyder på, at balancen mellem mængden af ​​frigivet kuldioxid versus mængden af ​​kulstof, der er tilbage i fast form - bladaffald, der bevæger sig nedstrøms som mindre partikler til et hav - bør forblive relativt konsistent, selvom temperaturerne stiger, Follstad Shah sagde. Det antyder også, at det er muligt at lave en initial, bredskala prognose for nedbrydningshastighedsrespons på ændrede vandløbstemperaturer.

"Vores undersøgelse er anvendelig til indsats, der bruger standardiserede målinger til at måle vandløbs og floders sundhed, " hun sagde.

Mange vandløb og floder rundt om i verden er svækket. Nogle gange skyldes forringelse ændringer i vandtemperaturen eller andre former for forurening.

"Nedbrydning af kuld er en integrerende proces. Det kan betragtes som et fordøjelsessystem, "Follstad Shah sagde." Vi kan afgøre, om en å eller flod er i god stand, hvis vi ved, hvordan nedbrydning af affald forventes at ændre sig under forskellige indstillinger, svarende til, hvordan læger diagnosticerer menneskers sundhed."