Het ontdooien van permafrost in hooggelegen bergecosystemen kan een heimelijke, onderontwikkelde bijdrage aan de uitstoot van kooldioxide in de atmosfeer, nieuwe University of Colorado Boulder-onderzoek laat zien.

De nieuwe bevindingen, vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie , laten zien dat de alpiene toendra in Colorado's Front Range meer CO2 uitstoot dan het jaarlijks opvangt, mogelijk een feedbacklus creëren die de klimaatopwarming zou kunnen vergroten en in de toekomst tot nog meer CO2-emissies zou kunnen leiden.

Een soortgelijk fenomeen bestaat in het noordpoolgebied, waar onderzoek in de afgelopen decennia heeft aangetoond dat smeltende permafrost lang bevroren toendrabodems blootlegt en CO2-reserves vrijgeeft die eeuwenlang waren begraven.

"We vroegen ons af of hetzelfde zou kunnen gebeuren in alpine terrein, " zei John Knowles, hoofdauteur van de nieuwe studie en een voormalig promovendus in de afdeling Geografie van CU Boulder en een onderzoeker aan het Institute of Arctic and Alpine Research (INSTAAR). "Deze studie is een sterke aanwijzing dat dat inderdaad het geval is."

Bossen zijn lange tijd beschouwd als essentiële koolstofputten, ' meer koolstof vastleggen dan ze produceren en helpen om de wereldwijde CO2-niveaus te verminderen. Als onderdeel van de koolstofcyclus van de aarde, bomen en andere vegetatie absorberen CO2 via fotosynthese, terwijl microben (die bodemvoedingsstoffen en organisch materiaal afbreken) het via ademhaling terug naar de atmosfeer afgeven, net zoals mensen CO2 afgeven bij elke ademhaling.

Smeltende permafrost, echter, verandert die vergelijking. Terwijl eerder bevroren toendrabodem ontdooit en voor het eerst in jaren wordt blootgesteld, de voedingsstoffen worden vers beschikbaar voor microben om te consumeren. En in tegenstelling tot planten, die in de winter slapen, microscopisch kleine organismen kunnen het hele jaar door feesten als de omgevingsomstandigheden goed zijn.

Om dit effect in alpine omstandigheden te bestuderen, onderzoekers hebben de CO2-overdracht van oppervlakte naar lucht gedurende zeven opeenvolgende jaren (2008-2014) gemeten op de Niwot Ridge Long Term Ecological Research (LTER)-site in Colorado, een door de National Science Foundation gefinancierd onderzoeksproject op grote hoogte dat al meer dan 35 jaar ononderbroken in bedrijf is. Het team verzamelde ook monsters van CO2 in de bodem en gebruikte radiokoolstofdatering om te schatten hoe lang de koolstofvorming die CO2 in het landschap had gevormd, aanwezig was.

De studie toonde aan, enigszins verrassend, dat onvruchtbaar, door de wind geschuurde toendralandschappen boven 11, 000 voet stootte meer CO2 uit dan ze elk jaar opvingen, en dat een fractie van die CO2 relatief oud was in de winter, de eerste dergelijke vondst in zijn soort in gematigde streken. De bevindingen suggereren een hoger dan verwachte microbiële activiteit het hele jaar door, zelfs bij afwezigheid van een diep isolerend sneeuwdek.

"Microben hebben het nodig dat het niet te koud en niet te droog is, ze hebben vloeibaar water nodig, " zei Knowles, nu een onderzoeker aan de Universiteit van Arizona. "De verrassing hier is dat we aantonen dat microbiële activiteit in de winter aanhoudt in permafrostgebieden die niet veel isolerend sneeuwpakket verzamelen omdat de wind het weghaalt."

Hoewel de netto CO2-bijdragen van de alpiene toendra klein zijn in vergelijking met het opslagvermogen van een bos, het nieuw gedocumenteerde effect kan als een soort tegenwicht fungeren, het belemmeren van atmosferische CO2-reducties van bergecosystemen in het algemeen. De bevindingen moeten worden meegenomen in toekomstige projecties van de opwarming van de aarde, zei Knowles.

"Tot nu, er was weinig bekend over hoe de alpiene toendra zich gedroegen met betrekking tot dit evenwicht, en vooral hoe het jaar na jaar CO2 zou kunnen blijven uitstoten", zei Knowles. "Maar nu, we hebben bewijs dat klimaatverandering of een andere verstoring decennia-tot-eeuwen oude koolstof uit dit landschap kan bevrijden."