En ny studie av kemiska reaktioner som uppstår när organiskt material sönderfaller i sötvattenssjöar har avslöjat att skräp från träd undertrycker produktionen av metan - medan skräp från växter som finns i vassbäddar faktiskt främjar denna skadliga växthusgas.

När vegetationen i och runt vattendrag fortsätter att förändras, med skogstäckning förlorad medan global uppvärmning får våtmarker att trivas, de många sjöarna på norra halvklotet - redan en stor metankälla - kan nästan fördubbla sina utsläpp under de närmaste femtio åren.

Forskarna säger att resultaten tyder på upptäckten av ännu en "feedback loop" där miljöstörningar och klimatförändringar utlöser utsläpp av allt mer växthusgaser som ytterligare värmer planeten, liknande bekymmerna över metanen som frigörs genom snabbsmältande arktisk permafrost.

"Metan är en växthusgas som är minst tjugofem gånger starkare än koldioxid. Sötvattenekosystem bidrar redan med så mycket som 16% av jordens naturliga metanutsläpp, jämfört med bara 1% från världens alla hav, "sade studiens seniorförfattare Dr Andrew Tanentzap från University of Cambridge Department of Plant Sciences.

"Vi tror att vi har upptäckt en ny mekanism som har potential att orsaka att allt fler växthusgaser produceras av sötvattensjöar. De uppvärmningsklimat som främjar tillväxt av vattenväxter har potential att utlösa en skadlig återkopplingsslinga i naturliga ekosystem."

Forskarna påpekar att de nuvarande metanutsläppen från sötvattenekosystem ensam uppväger ungefär en fjärdedel av allt kol som sugs upp av markväxter och mark:det naturliga "kolsänket" som tömmer och lagrar koldioxid från atmosfären.

Upp till 77% av metanutsläppen från en enskild sjö är resultatet av det organiska materialet som främst kastas av växter som växer i eller nära vattnet. Den här saken begravas i sedimentet som finns mot kanten av sjöar, där den konsumeras av mikrober. Metan genereras som en biprodukt, som sedan bubblar upp till ytan.

Arbeta med kollegor från Kanada och Tyskland, Tanentzaps grupp fann att halterna av metan som produceras i sjöar varierar enormt beroende på vilken typ av växter som bidrar med sitt organiska material till sjöns sediment. Studien, finansierat av Storbritanniens naturmiljöforskningsråd, publiceras idag i tidningen Naturkommunikation .

För att testa hur organiskt material påverkar metanutsläpp, forskarna tog sjönsediment och lade till tre vanliga typer av växtskräp:lövträd som fäller löv årligen, vintergröna barrträd, och cattails (ofta känt i Storbritannien som 'bulrushes') - en vanlig vattenväxt som växer på grunda i sötvattenssjöar.

Dessa sediment inkuberades i laboratoriet i 150 dagar, under vilken tid forskarna sipprade av och mätte metanet som producerades. De fann att bulrush -sedimentet producerade över 400 gånger mängden metan som barrträdssedimentet, och nästan 2, 800 gånger metan än lövfällande.

Till skillnad från cattail -skräpet, den kemiska sammansättningen av det organiska materialet från träd verkar fånga stora mängder kol i sjöns sediment - kol som annars skulle kombineras med väte och släppas ut som metan i atmosfären.

För att bekräfta deras resultat, forskarna "spikade" också de tre proverna med mikroberna som producerar metan för att mäta den kemiska reaktionen. Medan skogsbaserat sediment förblev oförändrat, provet som innehöll bulrush -organiskt material fördubblade dess metanproduktion.

"Det organiska materialet som rinner ut i sjöar från skogsträden fungerar som en spärr som undertrycker produktionen av metan i sjöns sediment. Dessa skogar har länge omringat miljontals sjöar på norra halvklotet, men hotas nu, "sa doktor Erik Emilson, första författaren till studien, som sedan har lämnat Cambridge för att arbeta på Natural Resources Canada.

"På samma gång, föränderliga klimat ger gynnsamma förutsättningar för tillväxt och spridning av vattenväxter, t.ex. och det organiska materialet från dessa växter främjar utsläpp av ännu mer metan från sötvattenekosystemen i det globala norr. "

Med hjälp av artfördelningsmodeller för Boreal Shield, ett område som täcker centrala och östra Kanada och "rymmer fler skogar och sjöar än nästan var som helst på jorden", forskarna beräknade att antalet sjöar som koloniserades av bara den vanliga fågelhakan ( Typha latifolia ) kan fördubblas under de närmaste femtio åren-vilket gör att de nuvarande halterna av sjöproducerad metan ökar med minst 73% bara i denna del av världen.

Tillade Tanentzap:"Noggrann förutsägelse av metanutsläpp är avgörande för de vetenskapliga beräkningar som används för att försöka förstå takten i klimatförändringarna och effekterna av en varmare värld. Vi har fortfarande begränsad förståelse för fluktuationerna i metanproduktionen från växter och sötvattensjöar."