Koldioxidutsläppen till atmosfären från bäckar och floder förväntas öka eftersom varmare vattentemperaturer stimulerar snabbare nedbrytning av organiskt material.

Men en ny studie ledd av University of Utah-forskaren Jennifer J. Follstad Shah, i samarbete med ett team av 15 forskare i USA och Europa, tyder på att dessa nedbrytningshastigheter kanske inte ökar så mycket som förväntat. Faktiskt, studien indikerar att genomsnittliga nedbrytningshastigheter kan öka med 5 procent till 21 procent med en stigning från 1 till 4 grader Celsius i vattentemperaturen-hälften så mycket som den ökning med 10 procent till 45 procent som förutspås av metabolisk teori. Den genomsnittliga årliga vattentemperaturen för vissa bäckar och floder stiger för närvarande med en årlig takt på cirka 0,01 grader till 0,1 grader Celsius på grund av förändringar i klimat och markanvändning.

Studien "Global syntes av temperaturkänsligheten för nedbrytning av lövskräp i bäckar och floder" publicerades 28 februari Global förändringsbiologi .

Strömmar och floder täcker cirka 3 procent av jordens markyta men är en viktig bidragsgivare till den globala koldioxidcykeln. Dessa vattenvägar utgör en viktig livsmiljö där organiskt material som bladströ transformeras genom fysiska processer och konsumtion av mikrober och ryggradslösa djur. En del av det organiska materialet som konsumeras bidrar till tillväxten av dessa organismer, men en del "försvinner" nedströms eftersom ryggradslösa djur river skräp i mindre bitar och en del släpps ut till atmosfären som koldioxid genom andning.

Koldioxid är en växthusgas som bidrar till global uppvärmning och havsförsurning.

Varmare vatten förbättrar nedbrytningen av organiskt material, men det är oklart om klimatförändringarna kommer att resultera i mer kol som släpps ut till atmosfären i förhållande till kol som transporteras nedströms till havet.

"Denna process är inte lika uppenbar som smältningen av iskappar och påverkar en karismatisk varelse som isbjörnen, men det är en viktig indikator på globala klimatförändringar, "Follstad Shah sa, och en som har konsekvenser för värden som används i klimatförändringsmodeller.

"Det finns fortfarande mycket om kolcykeln som vi inte förstår, "sa hon." Att förstå temperaturkänsligheten hos ekosystemprocesser som styr koldioxidcykling är absolut nödvändigt när de globala temperaturerna stiger. "

Den nya studien granskade data från mer än 1, 000 rapporter som representerar 41 länder och 85 olika växtsläkten för att kvantifiera känsligheten för nedbrytning av skräp i vattendrag och floder för temperaturförändringar. Den tog hänsyn till ryggradslösa täthet, global position och strökvalitet som faktorer som styr temperaturkänsligheten för strönedbrytning.

Studien fann att stigande temperaturer sannolikt kommer att öka graden av nedskräpning av skräp men inte riktigt så snabbt som förväntat baserat på metabolisk teori, Follstad Shah sa. Metabolisk teori antyder att organismernas ämnesomsättning, som delvis beror på temperaturen, styr ekologiska processer. I detta fall, enligt metabol teori, hastigheten för strönedbrytning skulle bero på strömorganismernas metaboliska hastighet – som stimuleras av förhöjda temperaturer.

Follstad Shah och kollegor fann att temperaturkänsligheten för nedbrytning av skräp var större i tropiska än tempererade biomer. Studien uppskattar att en ungefär 10-procentig ökning av nedbrytningshastigheten för skräp kräver endast en 1-gradig ökning i tropikerna men en 4-graders ökning av tempererade biomer.

Temperaturkänsligheten varierade mellan de olika växttyperna, vilket data tyder på kan bero på skillnader i bladkemi. Studien fann också att temperaturkänsligheten för nedbrytning av lövkull var liknande oavsett om den förmedlades av enbart mikrober eller av mikrober och ryggradslösa djur.

Det tyder på att balansen mellan mängden koldioxid som frigörs kontra mängden kol som finns kvar i fast form - lövskräp som rör sig nedströms som mindre partiklar till ett hav - borde förbli relativt konsekvent även om temperaturen stiger, Sa Follstad Shah. Det föreslår också att det är möjligt att göra en initial, bredskalig prognos för nedbrytningshastighetsrespons på ändrade strömtemperaturer.

"Vår studie är tillämplig på insatser som använder standardiserade mätningar för att mäta hälsan hos bäckar och floder, " Hon sa.

Många bäckar och floder runt om i världen är försämrade. Ibland beror försämring på förändringar i vattentemperaturen eller andra former av föroreningar.

"Strösnedbrytning är en integrerande process. Det kan ses som ett matsmältningssystem, "Follstad Shah sa." Vi kan avgöra om en bäck eller flod är i gott skick om vi vet hur nedbrytning av kull förväntas förändras under olika inställningar, liknande hur läkare diagnostiserar människors hälsa."