Lavt iltniveau i søer og reservoirer kan fremskynde globale ændringer

På grund af arealanvendelse og klimaændringer, Søer og reservoirer ser globalt set store fald i iltkoncentrationerne i deres bundvand. Det er veldokumenteret, at lave iltniveauer har skadelige virkninger på fisk og vandkvalitet, men man ved kun lidt om, hvordan disse forhold vil påvirke koncentrationen af ​​kuldioxid og metan i ferskvand.

Kuldioxid og metan er de primære former for kulstof, der kan findes i jordens atmosfære. Begge disse gasser er delvist ansvarlige for drivhuseffekten, en proces, der øger den globale lufttemperatur. Metan er 34 gange stærkere af en drivhusgas end kuldioxid, så at vide, hvordan lave iltniveauer i søer og reservoirer påvirker både kuldioxid og metan, kan have vigtige konsekvenser for den globale opvarmning.

Indtil nu, forskere havde ingen empiriske data fra hele økosystemskalaen til definitivt at sige, hvordan ændring af ilt kan påvirke disse to drivhusgasser.

"Vi fandt ud af, at lave iltniveauer øgede metankoncentrationerne med 15 til 800 gange på hele økosystemskalaen, " sagde Alexandria Hounshell, en postdoc ved Institut for Biologiske Videnskaber i Videnskabshøjskolen. "Vores arbejde viser, at lave iltniveauer i bundvandene i søer og reservoirer sandsynligvis vil øge det globale opvarmningspotentiale i disse økosystemer med omkring en størrelsesorden."

Virginia Tech-forskere har netop offentliggjort disse resultater i et højeffektpapir i Limnologi og oceanografibreve .

For at bestemme en sammenhæng mellem ilt- og metankoncentrationer, forskere finpudsede på to reservoirer uden for Roanoke. I samarbejde med Western Virginia Water Authority, forskerholdet drev et iltsystem i Falling Creek Reservoir, som pumper ilt ud i bundvandet og giver forskere mulighed for at studere iltkoncentrationer i hele økosystemskala. Ved også at overvåge Beaverdam Reservoir, et opstrøms reservoir uden et iltsystem, de var i stand til at sammenligne drivhusgaskoncentrationer i bundvandet i begge reservoirer. De kørte eksperimentet over tre år for at se, hvor konsistente deres resultater var over tid.

"Metanniveauerne var meget højere, når der ikke var ilt i bundvandet i disse reservoirer; hvorimod kuldioxidniveauerne var de samme, uanset iltniveauet, " sagde Cayelan Carey, lektor i biologiske videnskaber og tilknyttet fakultetsmedlem af Global Change Center. "Med lave iltniveauer, vores arbejde viser, at du vil få en højere produktion af metan, hvilket fører til mere global opvarmning i fremtiden."

Denne undersøgelse var en af ​​de første, der eksperimentelt testede på hele økosystemskalaen, hvordan forskellige iltniveauer påvirker drivhusgasser. Logistisk set, det er ekstremt udfordrende at manipulere hele økosystemer på grund af deres kompleksitet og mange bevægelige dele. Selvom forskere kan bruge computermodellering og laboratorieeksperimenter, intet er så endeligt som den ægte vare.

"Vi var i stand til at erstatte tid med rum, fordi vi har disse to reservoirer, som vi kan manipulere og kontrastere med hinanden for at se, hvordan fremtiden kan se ud, efterhånden som lavere bundvands iltniveauer bliver mere almindelige. Vi kan med stor sikkerhed sige, at vi kommer til at se disse søer blive større metanudsender, efterhånden som iltniveauet falder, " sagde Carey.

Ifølge Hounshell, styrken af ​​deres resultater ligger i undersøgelsens omfang over flere år. På trods af at have en række meteorologiske forhold over de tre år, undersøgelsen bekræftede, at meget højere metankoncentrationer under lave iltforhold sker konsekvent hvert år, uanset lufttemperaturen.

Ultimativt, denne undersøgelse er afgørende for, hvordan forskere, og den brede offentlighed, tænke på, hvordan ferskvandsøkosystemer producerer drivhusgasser i fremtiden. Med lave iltkoncentrationer stigende i søer og reservoirer over hele verden, disse økosystemer vil producere højere koncentrationer af metan i fremtiden, fører til mere global opvarmning.

Selvfølgelig, disse økologiske ændringer sker ikke kun i Roanoke-regionen. Rundt om på kloden, en række undersøgelser har peget på ændret kulstofkredsløb i terrestriske og marine økosystemer. Imidlertid, denne undersøgelse er en af ​​de få, der adresserer dette fænomen i søer og reservoirer, som ofte forsømmes i CO2-budgetter. Denne undersøgelse vil udfylde disse videnshuller og sætte fokus på, hvad vi kan gøre som borgere for at løse dette problem.

Denne undersøgelse tyder på, at at holde søer fra at opleve lave iltkoncentrationer i første omgang kan yderligere forhindre dem i at ramme vendepunktet, når de begynder at blive store metanproducenter. Små beslutninger kan hænge sammen. For eksempel, aftagende afstrømning til søer og reservoirer kan forhindre udtømning af ilt i deres bundvand. "Lad være med at lægge et ton gødning på din græsplæne, og være virkelig strategisk omkring, hvor meget gødning du bruger, og hvordan du bruger det, " sagde Hounshell.

Og drivhusgasser er blot en lille del af det større billede af, hvordan reservoirer fungerer i det globale kulstofkredsløb. I øjeblikket, forskerholdet udfører opfølgende undersøgelser af iltmanipulation for at belyse andre komponenter, der bidrager til økosystemændringer. De vil fortsætte med at overvåge iltmanipulationer i de to Roanoke-reservoirer for at se, hvordan reservoiret kan påvirke økosystemet i det lange løb.