veengebieden, die 3 procent van het totale landoppervlak van de aarde uitmaken, zijn bekend onder een aantal namen - heide, moerassen, moerassen, moerassen en delen van de permafrost-toendra. Ze slaan ook een aanzienlijke hoeveelheid koolstof van de aarde op.

Een onderzoeksteam van de Florida State University en het Georgia Institute of Technology besteden veel aandacht aan deze gecompliceerde systemen omdat ze hebben ontdekt dat de opwarmende aarde complexe ecosysteemveranderingen stimuleert met als eindresultaat dat er nog meer broeikasgassen in de lucht komen.

De bevindingen van het team - een onderdeel van een groter project dat de opwarming van veengebieden bestudeert onder leiding van Paul Hanson van het Oak Ridge National Lab (ORNL) van het Amerikaanse Department of Energy - werden vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences .

FSU-milieuchemicus Rachel Wilson, de hoofdauteur van de studie, zei dat opwarming ervoor zorgt dat er meer broeikasgassen in de atmosfeer worden uitgestoten vanwege een cascade-effect en die hogere emissies, indien onverminderd, waarschijnlijk op lange termijn zullen voortduren.

"Eerst, de plantengemeenschap reageert op opwarming en produceert meer suikers, " zei Wilson. "Die suikers zijn dan brandstof voor de anaërobe micro-organismen die koolstofdioxide en methaan produceren als hun ademhalingsproducten. Dit suggereert dat de toename van de methaanproductie bij hogere temperaturen geen voorbijgaand effect is, maar waarschijnlijk in de loop van de tijd zal aanhouden, de klimaatcrisis verergeren door broeikasgassen aan de atmosfeer toe te voegen."

Onderzoekers maken zich vooral zorgen over feedbackloops waardoor een opwarmend klimaat de productie van broeikasgassen uit veengebieden versnelt, waardoor het klimaat verder opwarmt. Veengebieden behoren tot de grootste koolstofbanken op het aardoppervlak, met evenveel koolstofdioxide als de pre-industriële atmosfeer. De opgeslagen koolstof in veengebieden is klimaatgevoelig.

"Als veengebieden warm worden, meer van de daar opgeslagen koolstof wordt vatbaar voor afbraak door micro-organismen, die vervolgens vrijkomt als koolstofdioxide en, nog verontrustender, methaan, ' zei Wilson.

Robert O. Lawton Distinguished Professor en John Widmer Winchester Professor Oceanografie Jeff Chanton, een wereldberoemde expert op het gebied van methaan, regisseert FSU's deel van het project en is sinds 2012 betrokken.

"Methaan drijft momenteel ongeveer 25 procent van de 'klimaatforcering', " of invloed op de atmosfeer die warmte vasthoudt en de aarde verwarmt, vergeleken met koolstofdioxide, die de meeste van de rest aandrijft, "Zei Chanton. "Maar methaan is een sterker broeikasgas dan CO ₂ met een factor 30. Uit het onderzoek blijkt dat bij opwarming, de koolstofcyclus van het veenland verandert van vastlegging in emissies met een toenemend methaaneffect. Het is dubbel slecht."

Georgia Tech microbioloog en associate chair voor onderzoek Joel Kostka, die mede leiding gaf aan de studie, zei dat dit onaangename resultaat wordt afgezwakt door de extreme omstandigheden die in veengebieden over de hele wereld worden aangetroffen.

"Hoewel de meeste veengebieden in noordelijke regio's liggen, die een van de snelste opwarmingen ter wereld ondergaan, we hebben het over het algemeen koud, zure bodems waar geen zuurstof is, " zei Kostka. "Methanogenen groeien heel langzaam onder deze extreme omstandigheden. We zien hun activiteit toenemen met de opwarming, maar ze groeien nog niet zo snel."

Samen, de onderzoeksgroep reist tot vier keer per jaar naar het noorden van Minnesota om monsters te verzamelen in de door ORNL beheerde faciliteit. De onderzoekers van FSU analyseren turf op ondergrondse kooldioxide- en methaanconcentraties en isotopen, terwijl het team van Kostka monsters bestudeert met geavanceerde microbiologische methoden.

Wilson kreeg ook een beurs om gebruik te maken van de faciliteiten van het Environmental Molecular Sciences Laboratory van het Pacific Northwest National Laboratory van het Department of Energy, waardoor ze monsters kon laten analyseren met behulp van een verscheidenheid aan geavanceerde milieutechnieken.

Met de hulp van Malak Tfaily, een FSU-alumna die nu een assistent-professor is aan de Universiteit van Arizona, ze gebruikten de hoge-resolutie massaspectrometrietechniek van het laboratorium, FTICR-MS, die grotendeels werd ontwikkeld op het FSU-hoofdkwartier National High Magnetic Field Laboratory.

Het FSU- en Georgia Tech-onderzoek is een onderdeel van het veel grotere Spruce and Peatland Responses Under Changing Environments-experiment, of sparren, om feedback van het veenklimaat te bestuderen. Onder toezicht van en geregisseerd door ORNL's Hanson, een veengebied in het Marcell Experimental Forest in het noorden van Minnesota wordt in grote omheiningen experimenteel opgewarmd tot verschillende temperaturen. Zowel de lucht als het veen worden opgewarmd tot temperaturen die warmere klimaten simuleren.

Wetenschappers van verschillende nationale DOE-laboratoria, waaronder ORNL, de U.S. Forest Service van het Amerikaanse ministerie van landbouw, en een aantal Amerikaanse en internationale universiteiten werken samen om veranderingen in vegetatie vast te stellen, fysieke kenmerken van het veen, en het verfijnen van klimaatmodellen om beter vast te leggen hoe deze klimaatkritieke ecosystemen reageren op opwarmingsomstandigheden.