Opwarmende temperaturen in veengebieden met een koud klimaat kunnen na verloop van tijd leiden tot afbraak van oude, diep begraven turf en de uitstoot van klimaatschadelijk methaan en koolstofdioxide in de lucht verhogen, volgens een onderzoek onder leiding van een voormalige doctoraatsstudent van de Universiteit van Oregon.

Het meest verontrustend is het mogelijke vrijkomen van methaan, een krachtig broeikasgas dat zonlicht absorbeert en de atmosfeer verwarmt, zei co-auteur Scott Bridgham, een bioloog bij de afdeling Biologie en lid van het UO's Environmental Studies Program en het Institute of Ecology and Evolution.

De studie, geleid door Anya Hopple en uitgevoerd door een team van negen leden in een experimenteel bos in Minnesota, verscheen vorige maand in Natuurcommunicatie . veengebieden, die bestaan ​​uit rottend organisch materiaal dat vele meters diep kan zijn, bevatten de helft van 's werelds koolstof in de bodem, maar nemen slechts 3 procent van het landoppervlak in beslag. Hoe de opwarming de gasemissies en de opwarming van de aarde zal beïnvloeden, is een groeiende zorg.

"De meeste van deze turfkoolstof heeft zich gedurende duizenden jaren opgehoopt als gevolg van langdurige koude en drassige omstandigheden, dus een centrale vraag is hoe inert deze koolstof is in het licht van klimaatverandering, Bridgham zei. "In 's werelds enige experiment met opwarming van het hele ecosysteem en verhoogde atmosferische koolstofdioxide in een veengebied, ons team toonde aan dat na een vertraging van ongeveer een jaar, het hele veenprofiel begon meer koolstofdioxide en methaan te produceren."

In de door het Amerikaanse ministerie van Energie gefinancierde studie, onderzoekers verwarmden de grond tot 3 meter diep, of ongeveer 10 voet, met elektrische weerstanden bij vijf verschillende temperaturen die verband houden met de verwachte opwarming. Diepere bodems hebben de neiging om de jaarlijkse gemiddelde temperaturen te weerspiegelen, terwijl oppervlaktebodems seizoensvariaties weerspiegelen, zei Brigham.

De resultaten die in het onderzoek worden gepresenteerd, zijn afkomstig van vier jaar gegevens die in 2015-18 zijn verzameld als onderdeel van langetermijnonderzoek dat wordt uitgevoerd door meerdere instellingen op de experimentele site Spruce and Peatland Responses Under Changing Environments, bekend als SPAR.

Gedurende die tijd, exponentiële stijgingen werden gezien in de uitstoot van methaan aan het oppervlak, met een veel grotere methaanproductie op grotere diepten, als reactie op stijgende temperaturen in het hele bodemprofiel. Uit radiokoolstofanalyses bleek dat oudere en diepere koolstofbronnen een belangrijke rol speelden bij de veranderingen.

"De microben die bodemorganisch materiaal afbreken onder drassige omstandigheden, ademen koolstofdioxide en/of methaan in, " Zei Bridgham. "De verhouding van deze gassen is van belang bij microbiële ademhaling omdat methaan een 45 keer sterker broeikasgas is dan koolstofdioxide over een tijdsbestek van 100 jaar."

De onderzoekers zochten, maar vonden weinig bewijs voor verhogingen van het niveau van koolstofdioxide in de atmosfeer, wat belangrijk is bij fotosynthese. Er zijn effecten waargenomen in de plantenfysiologie, Brigham zei, maar dat is nog niet doorgedrongen tot andere ecosysteemfuncties.

In eerder gepubliceerd werk dat keek naar slechts 14 maanden opwarmende temperaturen diep in het veen, een team dat ook Hopple omvatte, die nu onderzoeker is aan het Pacific Northwest National Laboratory, en Bridgham vonden geen effecten op de methaan- en kooldioxideproductie in dieper veen.

"Onze huidige resultaten suggereren dat ecosysteemreacties grotendeels worden aangedreven door oppervlakteveen, maar dat na een relatief korte vertraging, de uitgestrekte (koolstof)bank op diepte in veengebieden reageert op opwarming, ' merkte het team op.

De auteurs merkten op dat hun resultaten afkomstig waren van één locatie in het noorden van veengebieden en het meest rechtstreeks van toepassing kunnen zijn op veengebieden met een traditioneel koud klimaat die te maken hebben met opwarmende temperaturen. De hoogste verhoogde temperatuur die in het onderzoek werd gebruikt, lag aan de bovenkant van een bereik dat in een worstcasescenario voor arctische locaties wordt verwacht.