Søer tredobler mængden af ​​kulstof, de begraver som reaktion på menneskelig forstyrrelse af globale næringsstofcyklusser

En ny undersøgelse ledet af Loughborough University har afsløret, at søens nedgravning af organisk kulstof er steget tre gange i løbet af de sidste 100 år som reaktion på menneskelig afbrydelse af globale næringsstofkredsløb.

Professor John Anderson, af afdelingen for geografi og miljø på Institut for Samfundsvidenskab og Humaniora, håber, at resultaterne vil udvide vores forståelse af global kulstoflagring og den rolle, søer spiller i dette, da begravelsesprocessen tidligere blev anset for ikke at være vigtig.

Forskningen, udgivet i Videnskabens fremskridt , blev foretaget i et forsøg på at redegøre for nogle af hullerne i det globale kulstofbudget.

Det globale kulstofbudget ser på mængden af ​​kulstof, der produceres på global skala, og hvor det ender.

I teorien, mængden af ​​kulstof, der frigives af menneskelige aktiviteter - såsom afbrænding af fossile brændstoffer og fælde træer - og mængden af ​​kulstof, der optages af havene, jord og atmosfære, skal balancere.

Imidlertid, tallene stemmer ikke helt sammen, og en del af budgettet overvejer at 'mangle', da vi ikke kan redegøre for, hvor noget af kulstoffet er blevet af.

Dette er et spørgsmål, da balancering af budgettet er en vigtig del af forståelsen af ​​den nutidige kulstofcyklus, som videnskabsmænd analyserer for at forudsige fremtidige niveauer af kuldioxid i atmosfæren og dens drivhuseffekt.

Selvom det er kendt, at alle søer begraver kulstof, Der har været lidt opmærksomhed på dette faktum, og tidligere søundersøgelser har kun overvejet, hvordan kulstof overføres fra land til vandet.

Professor Andersons forskning, som er i samarbejde med Dr. Adam Heathcote og Dr. Daniel Engstrom, fra Science Museum of Minnesota (SMM), og Globocarb-konsortiet (et hold på 20 akademikere fra institutioner rundt om i verden), er den første undersøgelse for at undersøge, om søens kulstofbegravelser er steget i løbet af de sidste 100 år over hele kloden.

Søer begraver kulstof som organisk stof - stof, der er kommet fra en nyligt levende organisme (f.eks. nedbrydning af akvatisk vegetation), som er omkring 50 procent organisk kulstof.

Stoffet synker til bunds i søer og forbliver der som et brunt udseende slam. Hav og flodmundinger begraver også kulstof - men ikke så meget som søer relativt.

For at vurdere, hvordan begravelsesraterne har ændret sig over tid, Professor Anderson og forskerholdet kiggede på sedimentkerner taget fra 516 naturlige søer over hele kloden.

Ud over at se på data og prøver fra forskellige lande og kontinenter – inklusive Storbritannien, Sydamerika, Sverige, Danmark og Canada – de så også på søer i Jordens forskellige vegetationszoner – kendt som 'biomer' – såsom regnskoven, savanne og tundra.

Professor Anderson og teamet beregnet alderen på sedimentkernerne ved hjælp af radiometrisk datering ( ²¹⁰ Pb) - en teknik, der bruges til at datere materialer baseret på den kendte nedbrydningshastighed for de radioaktive elementer, de indeholder - og de beregnede også det organiske indhold af sedimentet.

Deres tilgang var særlig ny, da de brugte en forbedring af ²¹⁰ Pb dating metode, der fungerer som en fokuseringskorrektion.

Denne metode gav dem mulighed for at standardisere gravhastigheden på tværs af alle søer - hvilket er vigtigt, da søer varierer i størrelse og sediment ikke fordeles ensartet - og derefter beregne, hvor meget organisk kulstof der begraves af alle søer i et geografisk område.

Ud fra deres analyse, holdet fandt:

• Den samlede globale kulstofbegravelsesrate ved søer er steget fra 0,05 PgC yr-1 til 0,12 PgC yr-1 (hvor 1 petagram (Pg) kulstof (C) svarer til 1 milliard metriske tons kulstof, eller 3,67 milliarder tons CO ₂ ) over de sidste 100 år
• På tværs af alle biomer, gravfrekvensen er tredoblet, inklusive firedobling af søer i tropiske græsarealer og skove - hvilket afspejler det høje niveau af menneskelig forstyrrelse i troperne i det 20. århundrede
• Søer i de boreale biomer (skovområder i det nordlige Eurasien og det nordlige Nordamerika) bidrager til den største andel af den globale kulstofbegravelsesrate på grund af deres store dækning, men de er tæt fulgt af søer i tropiske skove og derefter søer beliggende i græsarealer og savannen.

Holdet fandt også, at stigningen i begravelsesrater i vid udstrækning er et svar på den store fysiske transformation af Jordens overflade i løbet af de sidste 100-200 år.

Skove spiller en stor rolle i kulstofkredsløbet, og når de fældes, ikke alene ophører kulabsorberingen, men kulstoffet, der er lagret i træerne, frigives til atmosfæren ved afbrænding eller nedbrydning.

Menneskelig aktivitet i 1950'erne resulterede i hurtige landdækningsændringer og fjernelse af skove, massivt påvirker kulstofcyklussen.

Forskerne fandt, at de fleste biomer øgede søens kulstofbegravelse fra slutningen af ​​det 19. århundrede og frem, hvilket betyder, at søer reagerede på disse store ændringer i jordens biogeokemi.

Ud over at øge begravelseshastighederne for at opveje landbaserede CO2-emissioner, forskerne fandt også, at menneskelig forstyrrelse af nitrogencyklussen og andre næringscyklusser påvirkede begravelseshastighederne.

Gødning og næringsstoftilsætningsstoffer bruges i landbruget for at hjælpe afgrøder med at vokse, og de kommer ofte ind i søer og vandløb gennem afstrømning og jorderosion.

De samme næringsstoffer, der hjælper afgrøder med at vokse, øger også væksten af ​​vandplanter, hvilket igen øger mængden af ​​rådnende plantestof i søer og dermed mængden af ​​nedgravet kulstof.

Holdet fandt i områder med intensivt landbrug og betydelige næringsstoffer aftager gennem brug af gødning-f.eks. Områder, der var blandede skove og græsarealer i Europa og Nordamerika før ændringer i arealanvendelsen-søgravningerne er tredoblet siden begyndelsen af ​​det 20. århundrede.

Af forskningen, som er delt i et papir med titlen "Antropogen ændring af næringsstofforsyning øger den globale kulstofdræn i ferskvand, "Professor Anderson sagde:" Kulgrav i søer er en vask i forbindelse med den moderne kulstofcyklus, det kan tænkes at opveje virkningerne af menneskeskabt CO ₂ frigøre.

"Jeg håber, at denne forskning gør folk opmærksomme på, at begravelsesrater er en vigtig del af det forbundne terrestriske-akvatiske kulstofkredsløb, og at raterne er steget.

"Det fremhæver også, at klimaændringer ikke er en væsentlig komponent i denne øgede begravelsesrate, det er hovedsageligt arealanvendelse og tilhørende ændringer i næringsstofforbruget, der er de vigtigste drivkræfter."

Professor Anderson håber at kunne bygge videre på denne forskning ved bedre at begrænse antallet af begravelser i Arktis - et område med mange søer, men som er relativt understuderet.

Denne undersøgelse viste, at kulstofgravninger var lave i Artic -søer, men hastighederne kan stige hurtigt i fremtiden som følge af smeltende permafrost (jorden, der forbliver permanent frosset), og dette er vigtigt, da Arktis er, hvor meget af jordens organiske kulstof opbevares.