Binnenwateren zoals rivieren, meren en reservoirs spelen een belangrijke rol in de wereldwijde koolstofcyclus. Berekeningen die de CO2-uitstoot van land- en wateroppervlakten opschalen, houden geen rekening met binnenwateren die af en toe droogvallen. Dit betekent dat de werkelijke emissies van binnenwateren aanzienlijk zijn onderschat, zoals blijkt uit de resultaten van een recent internationaal onderzoeksproject onder leiding van wetenschappers van het Helmholtz Center for Environmental Research (UFZ) in Magdeburg en het Catalan Institute for Water Research (ICRA) . De studie is gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

"Het begon allemaal in 2013, tijdens een meetcampagne in Catalonië in Spanje, " zegt Dr. Matthias Koschorreck, een bioloog bij de afdeling Meeronderzoek van het UFZ. Samen met een Spaans team, hij bestudeerde de uitstoot van broeikasgassen in het stroomgebied van een kleine rivier. "Het was zomer en delen van de rivierbedding waren droog. In een opwelling, we besloten om ook in die gebieden wat metingen te doen, " legt Koschorreck uit. "De resultaten verrasten ons - deze droge, op grindrijke delen van de rivierbedding kwamen onverwacht hoge niveaus van kooldioxide vrij." Koschorreck en zijn collega Dr. Rafael Marcé van ICRA in Girona (Spanje), besloten dat nader te onderzoeken. Resultaten van verschillende locaties in Spanje en Duitsland leverden allemaal dezelfde bevinding op:droge binnenwateren kwamen goed meetbare en soms aanzienlijke hoeveelheden kooldioxide vrij. "We vroegen ons af of dit in andere regio's van de wereld ook het geval zou kunnen zijn, en of de uitstoot van broeikasgassen uit de binnenwateren misschien fundamenteel wordt onderschat, ", zegt Koschorreck. "In onderzoeken die de uitstoot van broeikasgassen van land- en wateroppervlakken opschalen, binnenwateren die met tussenpozen uitdrogen, is niet eerder in aanmerking genomen."

Om deze vragen te onderzoeken, in 2016 lanceerden Koschorreck en Marcé samen met een kernteam van zes Duitse en Spaanse wetenschappers het dryflux-onderzoeksproject, met als doel de uitstoot van broeikasgassen uit droge binnenwateren te meten. Als onderdeel van een workshop op de locatie van het UFZ in Magdeburg, ze ontwikkelden een meet- en steekproefconcept voor hun onderzoek. Vervolgens schakelden ze de hulp in van hun internationale netwerken. "Elke deelnemer aan de workshop nam contact op met onderzoeksteams over de hele wereld om te zien of ze interesse hadden om deel te nemen aan meetcampagnes over zoetwatersystemen in hun gebied, " legt Koschorreck uit. "De respons was geweldig. Vierentwintig onderzoeksteams van over de hele wereld namen deel, wat betekende dat we gegevens konden verzamelen van 196 verschillende locaties op elk continent behalve Antarctica." Elk team voerde drie gesloten kamermetingen uit in droge gebieden van ten minste drie zoetwatersystemen in hun regio - een rivier, meer, reservoir of vijver. Dit houdt in dat een speciale maatcontainer met het open uiteinde naar beneden op de grond wordt geplaatst, het scheiden van de lucht in de container van de omgevingslucht. Een analytisch apparaat wordt vervolgens gebruikt om de verandering in de hoeveelheid kooldioxide in de container te meten. Op dezelfde locatie, de projectpartners namen ook monsters van het droge sediment en maten het vocht ervan, organische stof en zoutgehalte, temperatuur, en pH.

De grote, complexe dataset werd geëvalueerd door Philipp Keller, een promovendus bij de afdeling Meeronderzoek van het UFZ en eerste auteur van de studie, die tot enkele interessante conclusies kwamen. "We hebben significante kooldioxide-emissies gevonden uit droge gebieden van binnenwateren in alle klimaatzones, ", zegt Keller. "Dus dit is echt een wereldwijd fenomeen." De onderzoekers ontdekten ook dat deze emissies in feite vaak hoger zijn dan de typische emissies van wateroppervlakken van dezelfde grootte. "We konden aantonen dat droge gebieden van binnenwateren daadwerkelijk verantwoordelijk zijn voor een aanzienlijk deel van de totale uitstoot van kooldioxide door deze zoetwatersystemen, ", zegt Koschorreck. "Als je hiermee rekening houdt in globale berekeningen voor binnenwateren, de kooldioxide-emissies stijgen met zes procent." Maar welke mechanismen zijn verantwoordelijk voor het vrijkomen van koolstofdioxide uit droge binnenwatersedimenten? "Respiratieprocessen van micro-organismen, ", zegt Philipp Keller. "Hoe meer substraat beschikbaar - hoe meer organische stof in de bodem - en hoe gunstiger de omstandigheden zoals temperatuur en sedimentvocht, hoe actiever ze zijn en hoe meer kooldioxide er vrijkomt." Uit de resultaten van het onderzoek blijkt de onderzoekers concludeerden dat de factoren die verantwoordelijk zijn voor het vrijkomen van kooldioxide in wezen overal ter wereld hetzelfde zijn. "De interactie van lokale omstandigheden zoals temperatuur, vocht en het gehalte aan organische stof van de sedimenten is cruciaal, en het heeft een grotere invloed dan de regionale klimaatomstandigheden, ' legt Keller uit.

Dus wat betekenen de resultaten van het onderzoek voor de toekomstige beoordeling van de uitstoot van kooldioxide uit de binnenwateren? "Ons onderzoek toont aan dat de uitstoot van kooldioxide uit de binnenwateren tot nu toe aanzienlijk is onderschat, ", zegt Koschorreck. "We hopen dat ons werk ertoe zal bijdragen dat droge gebieden van zoetwatersystemen worden meegenomen in toekomstige berekeningen. Met de voortschrijdende klimaatverandering, meer oppervlaktewateren drogen waarschijnlijk uit en dus CO ₂ uitstoot zal waarschijnlijk toenemen."