De bodems in de noordelijke zoetwatermoerassen, veengebieden genoemd, zijn koud, met water verzadigd en zuur. Deze omstandigheden vertragen de afbraak van organisch materiaal door microben tot broeikasgassen. Bij dit proces wordt koolstof in de bodem opgeslagen. Onderzoekers gebruiken het Spruce and Peatland Responses Under Changing Environments (SPRUCE) experiment om de lucht en de bodem in een moeras in het noorden van Minnesota te verwarmen om de effecten van klimaatverandering op de koolstofcyclus te simuleren.

In een nieuwe studie hebben onderzoekers getest of verschillende componenten van de organische stof in de bodem in verschillende snelheden zouden worden afgebroken als reactie op de klimaatverandering. Verrassend genoeg bleek uit de experimenten dat alle organische bodembestanddelen sneller kunnen afbreken in warmere omstandigheden.

Het werk is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications .

Veengebieden slaan een derde van de mondiale koolstof in de bodem op. Hoewel deze ecosystemen al millennia lang koolstof vasthouden, dreigt de klimaatverandering de ‘koolstofbank’ van veengronden te destabiliseren. Deze resultaten tonen aan dat de enorme, diepe koolstofopslagplaatsen in veengebieden kwetsbaar zijn voor microbiële afbraak die de broeikasproductie stimuleert als reactie op de opwarming. De experimenten laten ook zien dat verhoogde kooldioxide in combinatie met opwarming zou kunnen resulteren in grotere hoeveelheden afbreekbare stoffen die door planten worden geproduceerd en die op hun beurt microben ondersteunen die broeikasgassen produceren. Dit zou de klimaatverandering kunnen verergeren.

In het verleden suggereerden wetenschappers dat complexe componenten van plantaardig bodemorganisch materiaal (SOM), zoals ligninen, sneller kunnen worden afgebroken dan eenvoudiger SOM-componenten als gevolg van de klimaatverandering. Het huidige onderzoek verwierp echter de hypothese dat complexe SOM-moleculen beter reageren op temperatuurveranderingen dan minder chemisch complexe koolstofcomponenten van de bodem.

In plaats daarvan ontdekten de onderzoekers dat alle moleculaire verbindingen waaruit SOM bestaat, ongeacht de bron en complexiteit, kwetsbaar zijn voor verschuivingen in klimaatfactoren. Verder namen ze een toename waar van van wortels afkomstige koolstofverbindingen onder verhoogde kooldioxideomstandigheden, wat suggereert dat de opwarming en hogere kooldioxideniveaus het koolstofbudget van veengebieden kunnen verschuiven naar poelen met een snellere omloop.

Samen geven deze resultaten aan dat klimaatverandering de aanvoer van meer reactieve koolstofverbindingen uit planten kan vergroten en de afbraak van SOM kan bevorderen, een proces dat bekend staat als 'priming', waardoor de koolstofopslag in veengebieden mogelijk wordt gedestabiliseerd.

Meer informatie: Nicholas O. E. Ofiti et al, Klimaatopwarming en verhoogde CO2-uitstoot veranderen de koolstofbronnen en stabiliteit van de bodem in veengebieden, Natuurcommunicatie (2023). DOI:10.1038/s41467-023-43410-z

Journaalinformatie: Natuurcommunicatie

Aangeboden door het Amerikaanse ministerie van Energie