Komplekse økosystemændringer medfører, at der udledes flere drivhusgasser fra tørvearealer

tørveområder, som udgør 3 procent af Jordens samlede landareal, er kendt under en række navne - maurer, moser, moser, sumpe og dele af permafrost tundra. De gemmer også en betydelig mængde af Jordens kulstof.

Et forskerhold fra Florida State University og Georgia Institute of Technology er meget opmærksomme på disse komplicerede systemer, fordi de har fundet ud af, at den opvarmende Jord stimulerer komplekse økosystemændringer med det endelige resultat af, at endnu flere drivhusgasser frigives til luften.

Holdets resultater - et stykke af et større projekt, der studerer tørveanlægsopvarmning ledet af Paul Hanson fra U.S. Department of Energy's Oak Ridge National Lab (ORNL) - blev offentliggjort i dag i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences .

FSU miljøkemiker Rachel Wilson, undersøgelsens hovedforfatter, sagde, at opvarmning forårsager, at flere drivhusgasser udsendes til atmosfæren på grund af en kaskadeeffekt og de højere emissioner, hvis uformindsket, vil sandsynligvis fortsætte på lang sigt.

"Først, plantesamfundet reagerer på opvarmning og producerer mere sukker, " sagde Wilson. "Disse sukkerarter er så brændstof for de anaerobe mikroorganismer, der producerer kuldioxid og metan som deres respirationsprodukter. Dette tyder på, at stigningen i metanproduktion ved højere temperaturer ikke er en forbigående effekt, men sandsynligvis vil fortsætte over tid, forværre klimakrisen ved at tilføje drivhusgasser til atmosfæren."

Forskere er især bekymrede over feedback-sløjfer, hvorigennem et opvarmende klima accelererer produktionen af ​​drivhusgasser fra tørveområder, som derefter varmer klimaet yderligere. Tørveområder er blandt de største kulstofbanker på jordens overflade, holder lige så meget kuldioxid som den præindustrielle atmosfære. Det tørvelagrede kulstof er klimasårbart.

"Når tørvemarkerne varmes, mere af det kulstof, der er lagret der, bliver modtageligt for nedbrydning af mikroorganismer, som derefter frigives som kuldioxid og, endnu mere bekymrende, metan, " sagde Wilson.

Robert O. Lawton Distinguished Professor og John Widmer Winchester Professor i Oceanografi Jeff Chanton, en verdenskendt ekspert i metan, leder FSU's del af projektet og har været med siden 2012.

"Metan driver i øjeblikket omkring 25 procent af 'klimapåtvingningen', "eller indflydelse på atmosfæren, der fanger varme og opvarmer jorden, sammenlignet med kuldioxid, som driver det meste af resten, " sagde Chanton. "Men metan er en stærkere drivhusgas end CO ₂ med en faktor på 30. Forskningen viser, at med varmeforhold, tørvelandets kulstofkredsløb vil ændre sig fra en binding til emissioner med en stigende metaneffekt. Det er dobbelt slemt«.

Georgia Tech mikrobiolog og associeret forskningsleder Joel Kostka, som var med til at lede undersøgelsen, sagde, at dette ubehagelige resultat dæmpes af de ekstreme forhold, der findes i tørvemoser rundt om i verden.

"Selvom de fleste tørvemarker er i de nordlige regioner, som gennemgår noget af den hurtigste opvarmning på planeten, vi taler om generelt koldt, sur jord, hvor der ikke er ilt, "Kostka sagde." Metanogener vokser virkelig langsomt under disse ekstreme forhold. Vi ser deres aktivitet øges med opvarmningen, men de vokser ikke så hurtigt endnu."

Sammen, forskergruppen rejser op til fire gange om året til det nordlige Minnesota for at indsamle prøver på det ORNL-administrerede anlæg. FSU's forskere analyserer tørv for underjordiske kuldioxid- og metankoncentrationer og isotoper, mens Kostkas team studerer prøver med avancerede mikrobiologiske metoder.

Wilson blev også tildelt et tilskud til at bruge Environmental Molecular Sciences Laboratory-faciliteter ved Department of Energy's Pacific Northwest National Laboratory, hvilket gjorde det muligt for hende at få analyseret prøver ved hjælp af en række banebrydende miljøteknikker.

Med hjælp fra Malak Tfaily, en FSU-alumne, der nu er adjunkt ved University of Arizona, de brugte laboratoriets højopløselige massespektrometri teknik, FTICR-MS, som stort set var banebrydende ved FSU-hovedkvarteret National High Magnetic Field Laboratory.

Forskningen i FSU og Georgia Tech er en del af det meget større eksperiment med Spruce and Peatland Responses Under Changing Environments, eller GRAN, at studere klimatilbagemeldinger fra tørvemarker. Overvåget og instrueret af ORNLs Hanson, et tørveland i det nordlige Minnesota Marcell Experimental Forest bliver eksperimentelt opvarmet til forskellige temperaturer inde i store indhegninger. Både luften og tørven opvarmes til temperaturer, der simulerer varmere klimaer.

Forskere fra flere DOE nationale laboratorier, herunder ORNL, det amerikanske landbrugsministeriums U.S. Forest Service, og en række amerikanske og internationale universiteter samarbejder om at bestemme ændringer i vegetationen, fysiske egenskaber ved tørven, og raffinering af klimamodeller for bedre at fange, hvordan disse klimakritiske økosystemer reagerer på opvarmningsforhold.