Drivhusgas feedback loop opdaget i ferskvandssøer

En ny undersøgelse af kemiske reaktioner, der opstår, når organisk materiale nedbrydes i ferskvandssøer, har afsløret, at affald fra træer undertrykker produktionen af ​​metan - mens affald fra planter, der findes i rørbede, faktisk fremmer denne skadelige drivhusgas.

Efterhånden som vegetationen i og omkring vandområder fortsætter med at ændre sig, med skovdækning tabt, mens global opvarmning får vådområder til at trives, de mange søer på den nordlige halvkugle - allerede en stor kilde til metan - kunne næsten fordoble deres emissioner i de næste halvtreds år.

Forskerne siger, at resultaterne tyder på opdagelsen af ​​endnu en "feedback loop", hvor miljøforstyrrelser og klimaændringer udløser frigivelsen af ​​stadig mere drivhusgas, der yderligere varmer planeten, ligner bekymringerne over metanen frigivet ved hurtigt smeltende arktisk permafrost.

"Metan er en drivhusgas mindst femogtyve gange mere potent end kuldioxid. Ferskvandsøkosystemer bidrager allerede med så meget som 16% af Jordens naturlige metanemissioner, sammenlignet med kun 1% fra alle verdenshave, "sagde undersøgelses seniorforfatter Dr. Andrew Tanentzap fra University of Cambridge's Department of Plant Sciences.

"Vi mener, at vi har opdaget en ny mekanisme, der har potentiale til at få stadig flere drivhusgasser til at blive produceret af ferskvandssøer. De opvarmningsklimaer, der fremmer væksten af ​​vandplanter, har potentiale til at udløse en skadelig feedback -sløjfe i naturlige økosystemer."

Forskerne påpeger, at de nuværende metanemissioner fra ferskvandsøkosystemer alene opvejer omkring en fjerdedel af alt det kulstof, der optages af landplanter og jord:den naturlige 'carbon sink', der dræner og lagrer CO2 fra atmosfæren.

Op til 77% af metanemissionerne fra en individuel sø er resultatet af det organiske stof, der primært fældes af planter, der vokser i eller i nærheden af ​​vandet. Denne sag begraves i sedimentet, der findes mod kanten af ​​søer, hvor det forbruges af mikroberfællesskaber. Metan genereres som et biprodukt, som derefter bobler op til overfladen.

Arbejde med kolleger fra Canada og Tyskland, Tanentzaps gruppe fandt ud af, at mængden af ​​metan, der produceres i søer, varierer enormt afhængigt af den type planter, der bidrager med deres organiske stof til søsedimentet. Studiet, finansieret af Storbritanniens Natural Environment Research Council, offentliggøres i dag i tidsskriftet Naturkommunikation .

For at teste, hvordan organisk stof påvirker metanemissioner, forskerne tog søsediment og tilføjede tre almindelige typer planteaffald:løvfældende træer, der fælder blade årligt, stedsegrønne fyrretræer nåletræer, og cattails (ofte kendt i Storbritannien som 'bulrushes') - en almindelig vandplante, der vokser på lavvandede ferskvandssøer.

Disse sedimenter blev inkuberet i laboratoriet i 150 dage, i hvilket tidsrum forskerne hævede og målte den producerede metan. De fandt ud af, at bulrush -sedimentet producerede over 400 gange mængden af ​​metan som nåletræssedimentet, og næsten 2, 800 gange metanen end løvfældende.

I modsætning til gråstensaffaldet, den kemiske sammensætning af det organiske stof fra træer ser ud til at fange store mængder kulstof i søsedimentet - kulstof, der ellers ville kombinere med brint og blive frigivet som metan i atmosfæren.

For at bekræfte deres fund, forskerne "piggede" også de tre prøver med mikroberne, der producerer metan for at måle den kemiske reaktion. Mens det skovafledte sediment forblev uændret, prøven indeholdende bulrush organisk stof fordoblede dets metanproduktion.

"Det organiske stof, der løber ind i søer fra skovtræerne, fungerer som en lås, der undertrykker produktionen af ​​metan i søsediment. Disse skove har længe omringet de millioner af søer på den nordlige halvkugle, men er nu truet, sagde Dr. Erik Emilson, første forfatter til undersøgelsen, der siden har forladt Cambridge for at arbejde hos Natural Resources Canada.

"På samme tid, ændrede klimaer giver gunstige betingelser for vækst og spredning af vandplanter som f.eks. og det organiske stof fra disse planter fremmer frigivelsen af ​​endnu mere metan fra ferskvandsøkosystemerne i det globale nord. "

Ved hjælp af artsfordelingsmodeller til Boreal Shield, et område, der dækker det centrale og østlige Canada og "huser flere skove og søer end næsten hvor som helst på Jorden", forskerne beregnede, at antallet af søer, der blev koloniseret af bare den almindelige kattehale ( Typha latifolia ) kan fordobles i de næste halvtreds år-hvilket får de nuværende niveauer af søproduceret metan til at stige med mindst 73% alene i denne del af verden.

Tilføjet Tanentzap:"Nøjagtig forudsigelse af metanemissioner er afgørende for de videnskabelige beregninger, der bruges til at forsøge at forstå klimaændringernes tempo og virkningerne af en varmere verden. Vi har stadig begrænset forståelse for udsvingene i metanproduktion fra planter og ferskvandssøer."