De uitstoot van koolstof naar de atmosfeer door beken en rivieren zal naar verwachting toenemen naarmate warmere watertemperaturen een snellere afbraak van organisch materiaal stimuleren.

Maar een nieuwe studie onder leiding van onderzoeker Jennifer J. Follstad Shah van de Universiteit van Utah, in samenwerking met een team van 15 wetenschappers in de VS en Europa, suggereert dat deze vervalsnelheden mogelijk niet zo veel toenemen als verwacht. In feite, de studie geeft aan dat de gemiddelde afbraaksnelheid met 5 procent tot 21 procent kan toenemen bij een stijging van de watertemperatuur met 1 graad tot 4 graden Celsius - de helft van de toename van 10 tot 45 procent die wordt voorspeld door de metabole theorie. De gemiddelde jaarlijkse watertemperatuur voor sommige beken en rivieren stijgt momenteel met een jaarlijks tempo van ongeveer 0,01 graden tot 0,1 graden Celsius als gevolg van veranderingen in klimaat en landgebruik.

De studie "Globale synthese van de temperatuurgevoeligheid van afbraak van bladafval in beken en rivieren" werd op 28 februari gepubliceerd in Global Change Biologie .

Beken en rivieren beslaan ongeveer 3 procent van het landoppervlak van de aarde, maar leveren een belangrijke bijdrage aan de wereldwijde koolstofcyclus. Deze waterwegen vormen een belangrijke habitat waar organisch materiaal zoals bladafval wordt getransformeerd door fysieke processen en consumptie door microben en ongewervelde dieren. Een deel van de verbruikte organische stof draagt ​​bij aan de groei van deze organismen, maar een deel gaat stroomafwaarts 'verloren' doordat ongewervelde dieren zwerfvuil in kleinere stukjes scheuren en een deel wordt door ademhaling als kooldioxide in de atmosfeer uitgestoten.

Kooldioxide is een broeikasgas dat bijdraagt ​​aan de opwarming van de aarde en de verzuring van de oceaan.

Warmer water bevordert de afbraak van organisch materiaal, maar het is onduidelijk of klimaatverandering zal leiden tot meer koolstofemissie naar de atmosfeer in vergelijking met koolstof die stroomafwaarts naar de oceaan wordt getransporteerd.

"Dit proces is niet zo duidelijk als het smelten van ijskappen en inslagen op een charismatisch wezen als de ijsbeer, maar het is een belangrijke indicator van de wereldwijde klimaatverandering, " Follstad Shah zei:en een die implicaties heeft voor waarden die worden gebruikt in modellen voor klimaatverandering.

"Er is nog steeds veel over de koolstofcyclus dat we niet begrijpen, "zei ze. "Het begrijpen van de temperatuurgevoeligheid van ecosysteemprocessen die de koolstofcyclus bepalen, is absoluut noodzakelijk aangezien de mondiale temperaturen stijgen."

De nieuwe studie beoordeelde gegevens van meer dan 1, 000 rapporten die 41 landen en 85 verschillende plantengeslachten vertegenwoordigen om de gevoeligheid van de afbraak van zwerfvuil in beken en rivieren voor temperatuurveranderingen te kwantificeren. Het hield rekening met de dichtheid van ongewervelde dieren, mondiale positie en strooiselkwaliteit als factoren die de temperatuurgevoeligheid van de afbraak van strooisel beheersen.

Uit de studie bleek dat stijgende temperaturen waarschijnlijk de snelheid van het verval van zwerfvuil zullen verhogen, maar niet zo snel als verwacht op basis van de metabole theorie, zei Follstad Shah. Metabolische theorie stelt dat de stofwisseling van organismen, die gedeeltelijk afhangt van de temperatuur, regelt ecologische processen. In dit geval, volgens de metabole theorie, de snelheid van afbraak van strooisel zou afhangen van de stofwisselingssnelheid van stroomorganismen - die wordt gestimuleerd door verhoogde temperaturen.

Follstad Shah en collega's ontdekten dat de temperatuurgevoeligheid van de afbraak van strooisel groter was in tropische dan in gematigde biomen. De studie schat dat een toename van ongeveer 10 procent in de afbraaksnelheid van zwerfvuil slechts een stijging van 1 graad Celsius in de tropen vereist, maar een stijging van 4 graden Celsius in gematigde biomen.

De temperatuurgevoeligheid varieerde tussen de verschillende plantensoorten, waarvan de gegevens suggereren dat ze te wijten kunnen zijn aan verschillen in bladchemie. De studie toonde ook aan dat de temperatuurgevoeligheid van de afbraak van bladafval vergelijkbaar was, ongeacht of deze werd gemedieerd door microben alleen of door microben en ongewervelde dieren.

Dat suggereert dat de balans tussen de hoeveelheid vrijgekomen kooldioxide versus de hoeveelheid koolstof die in vaste vorm achterblijft - bladafval dat stroomafwaarts beweegt als kleinere deeltjes naar een oceaan - relatief consistent moet blijven, zelfs als de temperatuur stijgt, zei Follstad Shah. Het suggereert ook dat het mogelijk is om een ​​initiaal, grootschalige voorspelling van de reactiesnelheid van de afbraak op veranderde stroomtemperaturen.

"Onze studie is van toepassing op inspanningen met behulp van gestandaardiseerde maatregelen om de gezondheid van beken en rivieren te meten, " ze zei.

Veel beken en rivieren over de hele wereld zijn aangetast. Soms is verslechtering het gevolg van verschuivingen in de watertemperatuur of andere vormen van vervuiling.

"De afbraak van zwerfvuil is een integrerend proces. Het kan worden gezien als een spijsverteringsstelsel, " zei Follstad Shah. "We kunnen bepalen of een beek of rivier in goede staat is als we weten hoe de afbraak van zwerfvuil onder verschillende omstandigheden naar verwachting zal veranderen. vergelijkbaar met hoe artsen de menselijke gezondheid diagnosticeren."