Skjult kilde til kulstof fundet ved den arktiske kyst

En tidligere ukendt betydelig kulstofkilde, der netop er blevet opdaget i Arktis, har videnskabsmænd, der undrer sig over en engang overset bidragyder til lokale kystnære økosystemer - og bekymrede over, hvad det kan betyde i en æra med klimaændringer.

I en Naturkommunikation papir udgivet i dag, akvatiske kemikere og hydrologer fra University of Texas ved Austin's Marine Science Institute og Jackson School of Geosciences, U.S. Fish and Wildlife Service og Florida State University fremlægger beviser for betydelige, uopdagede koncentrationer og strømninger af opløst organisk stof, der kommer ind i arktiske kystvande, hvor kilden er grundvandsstrøm på toppen af ​​frossen permafrost. Dette vand bevæger sig fra land til hav uset, men forskere mener nu, at det bærer betydelige koncentrationer af kulstof og andre næringsstoffer til arktiske kystnære fødenet.

Grundvand er kendt globalt for at være vigtigt for at levere kulstof og andre næringsstoffer til havene, men i Arktis, hvor meget vand forbliver fanget i frossen jord, dens rolle har været mindre klar. Forskere var overraskede over at erfare, at grundvand kan bidrage med en mængde opløst organisk stof til Alaskas Beaufort-hav, som næsten er på niveau med det, der kommer fra nabofloder om sommeren.

"Vi skal begynde at tænke anderledes om grundvand, " sagde seniorforfatter Jim McClelland, professor i havvidenskab ved UT Austin. "Vandet, der strømmer fra floder til det arktiske hav, er ret godt redegjort for, men indtil nu har grundvandet, der strømmer til dette hav ikke været."

Forskermiljøet har generelt antaget, at grundvandstilførslen fra land til hav er lille i Arktis, fordi flerårig frossen jord, eller permafrost, begrænser strømmen af ​​vand under tundraens overflade.

Forskningen offentliggjort i dag beskriver prøvetagning af koncentrationen og alderen af ​​opløst kulstof, samt nitrogen, i grundvand, der strømmer under jordens overflade i Arktis om sommeren. Holdet fandt ud af, at når lavt grundvand strømmer under overfladen på steder i det nordlige Alaska, den henter nyt, ungt organisk kulstof og nitrogen som forventet. Imidlertid, de opdagede også, at når grundvandet strømmer mod havet, det blandes med lag af dybere jord og optøende permafrost, opsamling og transport af organisk kulstof og nitrogen fra århundreder til årtusinder.

Dette gamle kulstof, der transporteres af grundvandet, menes at være minimalt nedbrudt, aldrig at have set dagens lys, før den møder havet.

"Grundvandstilførsler er unikke, fordi dette materiale er et direkte skud til havet uden at se eller blive fotonedbrudt af lys, " sagde McClelland. "Sollys på vandet kan nedbryde organisk kulstof, når det rejser nedstrøms i floder. Organisk stof leveret til kysthavet i grundvandet er ikke genstand for denne proces, og kan derfor være værdifuld som fødekilde for bakterier og højere organismer, der lever i arktiske kystfarvande."

Forskerne konkluderede, at tilførslen af ​​udvaskbart organisk kulstof fra grundvandet udgør så meget som 70 % af fluxen af ​​opløst organisk stof fra floder til Alaska Beauforthavet i løbet af sommeren.

"På trods af sin gamle alder, opløst organisk kulstof i grundvandet giver en ny og potentielt vigtig kilde til brændstof og energi til lokale kystnære fødenet hver sommer, " sagde hovedforfatter Craig Connolly, nyuddannet fra UT Austin's Marine Science Institute. "Den rolle, som tilførsel af grundvand spiller i kulstof- og næringsstofkredsløbet i de arktiske kystnære økosystemer, nu og i fremtiden, mens klimaændringer og permafrost fortsætter med at tø op, er noget, vi håber vil vække forskningsinteresse i de kommende år."

Medforfatter M. Bayani Cardenas, en professor ved Jackson School of Geosciences, sagde, at klimaforandringernes overordnede effekt på Arktis gør grundvandsforskning så meget desto vigtigere.

"Arktis opvarmes dobbelt så meget som resten af ​​planeten. Med det følger optøning af permafrost og fødslen af ​​grundvandsmagasiner, " sagde han. "Det er sandsynligt, at grundvandstransport i Arktis vil blive mere og mere vigtig i fremtiden."