Meren en vijvers zijn de laatste rustplaats voor veel van de planten op aarde. Rivieren verzamelen veel van de dode organische stof van de planeet, het vervoeren om te rusten in rustiger water.

Maar op microscopische schaal meren zijn allesbehalve rustig. Een onzichtbare metropool van microben voedt zich met deze stammen en bladeren, het produceren van broeikasgassen als bijproduct.

Als resultaat, meren kunnen verantwoordelijk zijn voor maar liefst een kwart van de koolstof in de atmosfeer - en stijgen. Nieuw onderzoek uitgevoerd met mijn collega's in Cambridge, Duitsland en Canada suggereren dat de uitstoot van zoetwatermeren de komende decennia zou kunnen verdubbelen als gevolg van klimaatverandering.

Al het bekende leven op aarde is gemaakt van koolstof. Wanneer planten en dieren het einde van hun leven bereiken, micro-organismen zoals bacteriën en schimmels komen smullen. Ze voeden zich met de op koolstof gebaseerde overblijfselen van andere organismen en hun afvalproducten - gezamenlijk bekend als organisch materiaal.

Als bijproduct van dit nooit eindigende feest, microben geven gassen zoals koolstofdioxide en methaan af in het milieu. Terwijl elke individuele microbe een minuscule hoeveelheid gas afgeeft, het zijn de meest voorkomende organismen op aarde, dus het klopt. Energie uit zonlicht kan ook de chemische bindingen tussen moleculen van organisch materiaal verbreken, het vrijgeven van kleinere moleculen, zoals koolstofdioxide, de omgeving in.

Een deel van deze degradatie vindt plaats op de bosbodem. Maar veel van de organische stof die op de grond valt, komt in het water terecht. winden, regen en sneeuw transporteren het naar meren, of vaker in de rivieren die hen voeden.

De hoeveelheid broeikasgassen die vrijkomt uit meren door microben en zonlicht is enorm. De eerste schattingen waren ongeveer 9% van de netto koolstof die vrijkwam van het aardoppervlak naar de atmosfeer - dat wil zeggen, de hoeveelheid die vrijkomt bovenop de koolstofopslagprocessen van de aarde.

Maar, dankzij verbeterde metingen, recent onderzoek heeft het cijfer bijgesteld tot wel 25%. Deze aantallen zijn aanzienlijk aangezien die meren slechts ongeveer 4% van het wereldwijde landoppervlak uitmaken.

In de komende jaren, meren krijgen steeds meer organisch materiaal voor microben om te verteren. Een opwarmend klimaat zal leiden tot meer bosbedekking rond meren en een groter aandeel loofbomen, zoals esdoorns en eiken, in vergelijking met naaldbladige bomen, zoals dennen.

Koolstof in duizend vormen

Om te begrijpen hoe veranderingen in bossen de rol die meren spelen in de koolstofcyclus zullen veranderen, we hebben een experiment uitgevoerd in twee Canadese meren.

We vulden plastic containers met stenen, zand, klei en verschillende hoeveelheden en soorten organisch materiaal uit nabijgelegen bossen. Dit was bedoeld om de verandering in bosbedekking en samenstelling na te bootsen die wordt verwacht van klimaatverandering.

Vervolgens hebben we de containers ondergedompeld in ondiep water van het meer waar de kans groot is dat organisch materiaal zich ophoopt en hebben we ze drie jaar lang gevolgd.

Met behulp van nieuwe technieken om de koolstofchemie van water te analyseren, we ontdekten dat die containers die een niveau van bosgroei nabootsen dat in de komende decennia wordt verwacht, leidden tot 1,5 tot 2,7 keer meer broeikasgassen in het water dan omstandigheden die de huidige bosomstandigheden simuleren.

De onzichtbare diversiteit van organische verbindingen in het water was de belangrijkste factor die deze stijging veroorzaakte, belangrijker nog dan de diversiteit aan microben en de totale hoeveelheid organisch materiaal.

De waarschijnlijke verklaring voor dit resultaat is dat dezelfde microben zich kunnen voeden met veel verschillende soorten moleculen. Dus naarmate het aantal op koolstof gebaseerde verbindingen in het water toeneemt, er zijn meer manieren waarop microben broeikasgassen kunnen voeden en vrijgeven.

Alleen al de toename van de diversiteit aan organische stof was voldoende om de broeikasgasconcentraties met ongeveer 50% te verhogen. Maar de omvang van dit effect verdubbelde bijna in containers met donkerder bovenliggend water - een scenario dat in de meeste meren wordt verwacht, aangezien klimaatverandering leidt tot meer boombedekking.

Nauwkeurig nagaan hoe koolstof zijn reis van land naar atmosfeer maakt, is van vitaal belang om het tempo van klimaatverandering te voorspellen en de effecten ervan te verzachten. Door beter te begrijpen hoe de vegetatie rond meren de broeikasgasconcentraties in wateren controleert, ons onderzoek kan uitwijzen of het veranderen van de manier waarop we land in de buurt van meren beheren, kan helpen de koolstofemissies te verminderen.

Bijvoorbeeld, we willen misschien minder waterplanten zoals lisdodde planten in gebieden aan het meer, omdat ze veel hogere concentraties broeikasgassen produceren dan organische stof uit bossen.

Er blijft ook werk aan de winkel om de rol die meren spelen in de koolstofcyclus volledig te begrijpen. Niet al het organische materiaal dat meren bereikt, wordt verteerd door microben. Sommige zinken naar de bodem van het meer om modderig sediment te vormen, koolstof opsluiten. De hoeveelheid gevormd sediment zal ook toenemen met klimaatverandering, maar we weten nog niet hoeveel - en dus in welke mate deze toename van opgeslagen koolstof de verhoogde uitstoot van broeikasgassen door meren zal compenseren.

Het beantwoorden van deze vraag zal cruciaal zijn om de nauwkeurigheid van koolstofrekeningen te verbeteren - en om te beoordelen hoeveel tijd de mensheid heeft om ze in evenwicht te brengen.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.