Een voorheen onbekende belangrijke koolstofbron die zojuist in het noordpoolgebied is ontdekt, heeft wetenschappers verbaasd over een ooit over het hoofd geziene bijdrage aan lokale kustecosystemen - en bezorgd over wat het kan betekenen in een tijdperk van klimaatverandering.

In een Natuurcommunicatie papier vandaag uitgebracht, aquatische chemici en hydrologen van de Universiteit van Texas in Austin's Marine Science Institute en Jackson School of Geosciences, U.S. Fish and Wildlife Service en Florida State University presenteren bewijs van significante, onopgemerkte concentraties en fluxen van opgeloste organische stof die de Arctische kustwateren binnenkomen, met als bron grondwaterstroming bovenop bevroren permafrost. Dit water beweegt ongezien van land naar zee, maar onderzoekers geloven nu dat het aanzienlijke concentraties koolstof en andere voedingsstoffen naar de voedselwebben aan de Arctische kust brengt.

Het is wereldwijd bekend dat grondwater belangrijk is voor het leveren van koolstof en andere voedingsstoffen aan oceanen, maar in het noordpoolgebied waar veel water vastzit in bevroren aarde, zijn rol was minder duidelijk. Wetenschappers waren verrast toen ze hoorden dat grondwater een hoeveelheid opgeloste organische stof kan bijdragen aan de Beaufortzee in Alaska die bijna gelijk is aan wat er in de zomer uit naburige rivieren komt.

“We moeten anders gaan denken over grondwater, " zei senior auteur Jim McClelland, hoogleraar mariene wetenschappen aan de UT Austin. "Het water dat van rivieren naar de Noordelijke IJszee stroomt, is redelijk goed te verklaren, maar tot nu toe is het grondwater dat naar deze oceaan stroomt niet geweest."

De onderzoeksgemeenschap is er in het algemeen van uitgegaan dat de aanvoer van grondwater van land naar zee in het noordpoolgebied klein is, omdat de grond permanent bevroren, of permafrost, beperkt de waterstroom onder het toendra-oppervlak.

Het vandaag gepubliceerde onderzoek beschrijft de bemonstering van de concentratie en ouderdom van opgeloste koolstof, evenals stikstof, in grondwater dat in de zomer onder het landoppervlak in het noordpoolgebied stroomt. Het team ontdekte dat als ondiep grondwater onder het oppervlak stroomt op locaties in het noorden van Alaska, het pakt nieuw op, jonge organische koolstof en stikstof zoals verwacht. Echter, ze ontdekten ook dat als grondwater naar de oceaan stroomt, het vermengt zich met lagen diepere grond en ontdooiende permafrost, oppakken en transporteren van eeuwenoude organische koolstof en stikstof.

Men denkt dat deze oude koolstof die door het grondwater wordt getransporteerd minimaal wordt afgebroken, nooit het daglicht gezien hebben voordat het de oceaan ontmoet.

"Grondwaterinputs zijn uniek omdat dit materiaal een direct schot naar de oceaan is zonder licht te zien of te worden afgebroken door licht, " zei McClelland. "Zonlicht op het water kan organische koolstof ontleden terwijl het stroomafwaarts in rivieren reist. Organische stof die in grondwater aan de kustoceaan wordt geleverd, is niet onderworpen aan dit proces, en kan dus waardevol zijn als voedselbron voor bacteriën en hogere organismen die in Arctische kustwateren leven."

De onderzoekers concludeerden dat de aanvoer van uitloogbare organische koolstof uit grondwater in de zomer maar liefst 70% bedraagt ​​van de flux van opgeloste organische stof van rivieren naar de Alaska Beaufortzee.

"Ondanks zijn hoge leeftijd, opgeloste organische koolstof in grondwater vormt elke zomer een nieuwe en potentieel belangrijke bron van brandstof en energie voor lokale voedselwebben aan de kust, " zei hoofdauteur Craig Connolly, een recent afgestudeerde van het Marine Science Institute van de UT Austin. "De rol die grondwaterinputs spelen in de koolstof- en nutriëntenkringloop in Arctische kustecosystemen, nu en in de toekomst, nu het klimaat verandert en de permafrost blijft ontdooien, is iets waarvan we hopen dat het de komende jaren onderzoeksinteresse zal wekken."

Co-auteur M. Bayani Cardenas, een professor aan de Jackson School of Geosciences, zei dat het buitensporige effect van klimaatverandering op het noordpoolgebied grondwateronderzoek des te belangrijker maakt.

"Het noordpoolgebied warmt twee keer zo veel op als de rest van de planeet. Daarmee komt het ontdooien van de permafrost en de geboorte van watervoerende lagen, " zei hij. "Het is waarschijnlijk dat grondwatertransport in het Noordpoolgebied in de toekomst steeds belangrijker zal worden."