Akvatiska växthusgasemissioner orsakade av mikroorganismers utnyttjande av alloktont organiskt kol av olika ursprung och kvalitet

Projekt: Forskning

Forskningsområden

Ämnesklassifikation (UKÄ) – OBLIGATORISK

  • Naturgeografi

Beskrivning

Financed by the Swedish Research Council (VR)

Inland waters, particularly boreal freshwater systems, constitute a recently discovered significant net source of CO2 to the atmosphere. A main driver of aquatic CO2 emissions is the respiration by microbes (mainly bacteria) that process allochthonous organic carbon (AlloOC), i.e., carbon from terrestrial sources. Previous studies have examined the size of freshwater carbon fluxes, but the regulation of the microbial processes in which CO2 is released from AlloOC is poorly known. Specifically, knowledge is needed on how aquatic bacterial respiration rates relate to AlloOC quality and age, and how AlloOC characteristics are influenced by the landscape in which AlloOC is produced, transported and cycled. This project investigates key aspects of the fate of AlloOC across boreal catchments in Québec, Canada, by combining analyses of rates and regulation of bacterial respiration with measurements of aquatic CO2 emissions. Methods include analyses of AlloOC chemical characteristics and isotopic composition, assessment of respiration rates using oxygen probes and determinations of CO2 concentrations and gas transfer coefficients using infrared gas analyzers. Field studies will be conducted on different scales (catchment, regional and cross-regional) and a subset of samples will be selected for laboratory experiments. The studies will be integrated in a large-scale aquatic greenhouse gas investigation lead by Paul del Giorgio at the Université du Québec à Montréal, Canada.

Populärvetenskaplig beskrivning

Finansierat av Vetenskapsrådet VR

En av de större utmaningarna för modern vetenskap är att skapa förståelse för växthusgasernas flöden på jorden och i atmosfären. Under en lång tid fokuserade växthusgasforskningen nästan enbart på havens, skogarnas och industrins betydelse. Nyligen har det upptäckts att även sjöar och vattendrag spelar en betydande roll, genom att avge flera miljarder ton koldioxid till atmosfären årligen. Sötvattensekosystemens utsläpp av koldioxid tycks exempelvis vara ungefär lika stort som upptaget av koldioxid i världshaven. En huvuddel av växthusgaserna avges av mikroorganismer (främst bakterier) som livnär sig på olika organiska föreningar i vattnet. Det här projektet studerar bakteriernas betydelse för koldioxidutsläppen ifrån nordliga sötvattensekosystem, där kolflödena är som störst.

Det är numera välkänt att sjöar och vattendrag i den så kallade boreala zonen (jordens barrskogsregion i norr) tar emot stora mängder organiska föreningar ifrån omgivande skogs- och myrmarker. Föreningarna brukar benämnas ”alloktont organiskt kol” (AlloOC) och består av restprodukter ifrån nedbrytningsprocesser i marken, som spolas ut till vattendrag med regn- och smältvatten. När bakterier i vattnet bryter ned AlloOC frigörs stora mängder koldioxid som så småningom når vattenytan och släpps ut till atmosfären. Tack vare intensiv forskning under det sista årtiondet så börjar storleken på AlloOC-flödena ifrån land till vatten att bli kända, liksom på flödena av koldioxid ifrån vatten till atmosfär. Däremot saknas grundläggande förståelse för vad det är som styr de biologiska processer i vilka bakterier omvandlar AlloOC till koldioxid. Utan denna förståelse är det svårt att förutse hur utsläppen ifrån sötvattenssystemen kommer att förändras i framtiden, exempelvis som svar på ett förändrat klimat.

I det här projektet studeras bakteriernas upptag och omsättning av AlloOC i bäckar, älvar och sjöar i Québec, Kanada. Frågorna som ska besvaras är: (1) Hur påverkar landskapets utformning kvaliteten på de AlloOC-föreningar som når vattnet? (2) Med vilken hastighet och i viken utsträckning kan AlloOC av olika kvalitet och ålder bidra till produktion av koldioxid? (3) I vilken utsträckning påverkar bakteriernas koldioxidproduktion flödena av koldioxid ifrån vatten till atmosfär? (4) Skiljer sig bakteriernas betydelse för koldioxidutsläppen åt mellan olika boreala regioner? Projektet genomförs i samverkan med ett storskaligt Kanadensiskt växthusgasprojekt som leds av professor Paul del Giorgio vid Université du Québec à Montréal (Québec, Kanada).

För att besvara frågorna så kommer kemiska analyser att utföras för att karaktärisera AlloOC-kvalitet. Mätningar av bakteriernas koldioxidproduktion, koncentrationerna av koldioxid i vatten och flödet av koldioxid ifrån vatten till atmosfär kommer att ske med hjälp olika gassensorer. Studierna utförs i tre olika regioner, från nord till syd i barrskogsområdet. Förväntningen är att den nya kunskapen ska kunna användas för att förstå hur en förändrad kvantitet och kvalitet av AlloOC i sötvattensekosystem, exempelvis som ett resultat av ett förändrat landskap eller ett varmare klimat, påverkar utsläppen av växthusgaser ifrån vatten till atmosfär.
StatusSlutfört
Gällande start-/slutdatum2010/02/012012/11/30

Participants

Relaterad forskningsoutput

Martin Berggren, Lapierre, J-F. & del Giorgio, P. A., 2012, I : The Isme Journal. 6, 5, s. 984-993

Forskningsoutput: TidskriftsbidragArtikel i vetenskaplig tidskrift

Martin Berggren & del Giorgio, P. A., 2011.

Forskningsoutput: KonferensbidragKonferensabstract

Visa alla (3)

Relaterade aktiviteter

Berggren, M. (Talare)
2010 sep 30

Aktivitet: Föredrag eller presentationInbjuden talare

Visa alla (1)