Et skiftende landskab betyder, at nogle arktiske damme potentielt kan være en væsentlig kilde til kulstofemissioner

En ny canadisk undersøgelse har fundet ud af, at kulstof frigivet af nogle damme i det høje Arktis potentielt kan være en skjult kilde til drivhusgasemissioner.

Undersøgelsen så på, hvordan opløst organisk kulstof (DOC) lagret i arktisk permafrost - som tøer op med en accelereret hastighed på grund af klimaændringer - bliver frigivet til arktiske vandskel som følge af fysiske forstyrrelser, der flytter næringsstoffer hen over landskabet. For første gang var forskere i stand til at fastslå, at den kemiske sammensætning af kulstof i disse damme er meget anderledes end i floder i Højarktis.

"Disse damme i højarktis ser ud til at være hotspots for DOC-nedbrydning, " siger Myrna Simpson, Professor i miljøvidenskab ved U of T Scarborough og medforfatter til forskningen.

"Der er taget meget lidt hensyn til, hvad der sker med DOC i disse damme, der er overalt i Arktis, og det kan potentielt være en kilde til CO2-emissioner frigivet til atmosfæren med disse forstyrrelser."

DOC er overalt - det kan findes i søer, havene og i jorden. Det er i det væsentlige nedbrudt plante- eller dyremateriale, der kan opløses ved at komme i kontakt med vand. I det højarktiske bliver DOC mobil ved at gå ind i vandskel, hvilket sker med en accelereret hastighed på grund af hurtig permafrostoptøning og den deraf følgende ændring af det fysiske landskab.

"Den hurtige optøning resulterer i det, der kaldes aktive lagløsninger, " forklarer Simpson. "Tænk på disse forstyrrelser som jordskred, hvor jord og vand bliver blandet sammen."

Når DOC'en sætter sig i damme, kan den nemmere bionedbrydes af mikrober end i floder, hvilket betyder, at mere kulstof kan frigives til atmosfæren. Mens tidligere undersøgelser har undersøgt, hvordan aktive lagløsninger har stimuleret mikrobiel aktivitet i arktisk jord, dette er den første, der mest ser på vandkilder, herunder damme.

"Vi målte ikke, hvor meget kulstof der blev frigivet, fordi vi ikke forventede at finde dette, " siger Simpson. "Dette er et af de nye resultater af undersøgelsen - at disse damme kan spille en vigtig rolle i det globale kulstofkredsløb."

Hvad mere er, Simpson bemærker, den arktiske permafrost lagrer meget kulstof, fordi det generelt forbliver frosset, låst på plads i lang tid. Med hurtig optøning af permafrosten, det ændrer sig. Faktisk, ved hjælp af radiocarbondatering, forskerne fandt DOC mere end 5, 000 år gammel, der var ved at blive forringet.

Prøvetagning af vandkilderne til undersøgelsen blev foretaget af Queen's University-forskere, lektor Melissa Lafrenière og professor Scott Lamoureux fra Cape Bounty Arctic Watershed Observatory nær Melville Island i Nunavut.

Et vigtigt næste skridt for forskningen bliver at se, hvor udbredt fænomenet er, for eksempel hvis det sker i alle arktiske damme. Men som Lafrenière påpeger, det er også vigtigt at forstå de underliggende mekanismer, der driver forskellen mellem DOC i damme versus floder.

"Vi er nødt til at lave nogle massebalanceundersøgelser for at finde ud af massen af ​​kulstof i disse vandmasser. Dette inkluderer hvor meget kulstof der er til stede, og hvad er de vigtigste input og output, der styrer, hvor meget kulstof der er i vandet, " hun siger.

For at gøre det, de bliver nødt til at måle ikke kun mængden af ​​kulstof i vandet, men også de forskellige former for kulstof inklusive DOC, opløst uorganisk kulstof, partikelformigt organisk kulstof, gasformig CO2 og metan.

Fremtidige laboratorie- og felteksperimenter vil blive designet til at finde ud af de processer, der er ansvarlige for gevinster eller tab af kulstof fra disse damme, og også processen bag omdannelsen af ​​kulstof fra en form til en anden, tilføjer Lafrenière.

Analyse af DOC for undersøgelsen blev udført i tre forskellige laboratorier på tværs af Canada, for at forskere kunne bruge et væld af sofistikerede målinger. Professor Yves Gélinas fra Concordia University og professor André Simpson fra U of T Scarborough lånte deres ekspertise til undersøgelsen. Data blev også indsamlet og kompileret af Dr. Jun-Jian Wang, en tidligere postdoktor i professor Myrna Simpsons laboratorium, nu adjunkt ved Southern University of Science and Technology i Kina.

Forskningen er publiceret i tidsskriftet Miljøvidenskab og -teknologi .