En ny studie som leds av Loughborough University har avslöjat att sjögrävning av organiskt kol har tredubblats under de senaste 100 åren som svar på mänsklig störning av globala näringscykler.

Professor John Andersson, vid institutionen för geografi och miljö vid Institutionen för samhällsvetenskap och humaniora, hoppas att resultaten kommer att öka vår förståelse för global koldioxidlagring och den roll som sjöar spelar i detta, eftersom begravningsprocessen tidigare ansågs inte vara viktig.

Forskningen, publiceras i Vetenskapens framsteg , genomfördes i ett försök att ta hänsyn till några av luckorna i den globala koldioxidbudgeten.

Den globala koldioxidbudgeten tittar på mängden kol som produceras i global skala och var det hamnar.

I teorin, mängden kol som frigörs av mänskliga aktiviteter – som att bränna fossila bränslen och hugga ner träd – och mängden kol som tas upp av haven, jordar och atmosfär, ska balansera.

Dock, siffrorna stämmer inte riktigt ihop och en del av budgeten övervägs att "saknas" eftersom vi inte kan redogöra för var en del av kolet har tagit vägen.

Detta är en fråga eftersom balansering av budgeten är en viktig del av att förstå den samtida kolcykeln, som forskare analyserar för att förutsäga framtida halter av koldioxid i atmosfären och dess växthuseffekt.

Även om det är känt att alla sjöar begraver kol, lite uppmärksamhet har ägnats åt detta faktum och tidigare sjöstudier har endast beaktat hur kol överförs från land till vatten.

Professor Andersons forskning, som är i samarbete med Dr. Adam Heathcote och Dr. Daniel Engstrom, från Science Museum of Minnesota (SMM), och Globocarb -konsortiet (ett team med 20 akademiker från institutioner runt om i världen), är den första studien för att undersöka om andelen kolbegravning i sjöar har ökat under de senaste 100 åren över hela världen.

Sjöar begraver kol som organiskt material - materia som har kommit från en nyligen levande organisme (t.ex. sönderdelande vattenväxtlighet), vilket är ungefär 50 procent organiskt kol.

Materien sjunker till botten av sjöar och förblir där som ett brunt utseende slam. Också hav och flodmynningar begraver kol - men inte lika mycket som sjöar i relativa termer.

För att bedöma hur begravningsgraden har förändrats över tiden, Professor Anderson och forskargruppen tittade på sedimentkärnor tagna från 516 naturliga sjöar över hela världen.

Förutom att titta på data och prover från olika länder och kontinenter - inklusive Storbritannien, Sydamerika, Sverige, Danmark och Kanada - de tittade också på sjöar i jordens olika vegetationszoner - kända som 'biomer' - som regnskogen, savann och tundra.

Professor Anderson och teamet beräknade åldern på sedimentkärnorna med hjälp av radiometrisk datering ( ²¹⁰ Pb) - en teknik som används för att datera material baserat på den kända sönderfallshastigheten för de radioaktiva grundämnena de innehåller - och de beräknade också det organiska innehållet i sedimentet.

Deras tillvägagångssätt var särskilt nytt eftersom de använde en förbättring av ²¹⁰ Pb -datingsmetod som fungerar som en fokuseringskorrigering.

Denna metod gjorde det möjligt för dem att standardisera begravningshastigheten över alla sjöar - vilket är viktigt eftersom sjöar varierar i storlek och sediment inte är jämnt fördelat - och sedan beräkna hur mycket organiskt kol som begravs av alla sjöar i ett geografiskt område.

Från deras analys, laget hittade:

• Den totala globala kolbegravningshastigheten vid sjöar har ökat från 0,05 PgC yr-1 till 0,12 PgC yr-1 (där 1 petagram (Pg) kol (C) motsvarar 1 miljard metriska ton kol, eller 3,67 miljarder ton CO ₂ ) under de senaste 100 åren
• I alla biomer, begravningsgraden har tredubblats, inklusive fyrfaldiga ökningar av sjöar i tropiska gräsmarker och skogar-vilket återspeglar den höga nivån av mänskliga störningar i tropikerna under 1900-talet
• Sjöar i de boreala biomerna (skogsområden i norra Eurasien och norra Nordamerika) bidrar till den största andelen av den globala nedgrävningen av kol på grund av deras stora täckning, men de följs tätt av sjöar i tropiska skogar och sedan sjöar belägna i gräsmarker och savannen.

Teamet fann också att ökningen av begravningsgraden till stor del är ett svar på den stora fysiska omvandlingen av jordens yta under de senaste 100-200 åren.

Skogar spelar en stor roll i kolets kretslopp och när de avverkas, inte bara upphör kolabsorptionen, men kolet som lagras i träden släpps ut i atmosfären genom bränning eller sönderdelning.

Mänsklig aktivitet på 1950-talet resulterade i snabba marktäckningsförändringar och borttagande av skog, påverkar kolets kretslopp kraftigt.

Forskarna fann att de flesta biomer ökade sjökolbegravningen från slutet av 1800 -talet och framåt, vilket betyder att sjöar svarade på dessa stora förändringar i jordens biogeokemi.

Förutom att öka begravningshastigheterna för att kompensera för landbaserade koldioxidutsläpp, forskarna fann också att mänskliga störningar av kvävecykeln och andra näringscykler påverkade gravfrekvensen.

Gödselmedel och näringstillsatser används i jordbruket för att hjälpa grödor att växa och de kommer ofta in i sjöar och vattendrag genom avrinning och jorderosion.

Samma näringsämnen som hjälper grödor att växa ökar också tillväxten av vattenväxter, vilket i sin tur ökar mängden sönderfallande växtmaterial i sjöar och därmed mängden nedgrävt kol.

Teamet fann i områden med intensivt jordbruk och betydande näringsämnen avtar genom användning av gödningsmedel – såsom områden som var blandade skogar och gräsmarker i Europa och Nordamerika före förändringar i markanvändningen – antalet begravningar i sjöar har tredubblats sedan början av den 20:e århundrade.

Av forskningen, som delas i ett papper med titeln "Antropogen förändring av näringstillförseln ökar den globala sötvattenskolsänkan, "Professor Anderson sa:"Kolbegravning i sjöar är en sänka i samband med den moderna kolcykeln, det kan tänkas kompensera effekterna av antropogen CO ₂ släpp.

"Jag hoppas att denna forskning gör människor medvetna om att begravningsgraden är en viktig del av den länkade terrestriska vattenlevande kolcykeln och att hastigheterna har ökat.

"Det understryker också att klimatförändringar inte är en betydande del av denna ökade begravningstakt, det är främst markanvändning och tillhörande förändringar i näringsämnesanvändning som är de främsta drivkrafterna."

Professor Anderson hoppas kunna bygga vidare på denna forskning genom att bättre begränsa gravfrekvensen i Arktis - ett område med många sjöar men som är relativt undersökt.

Den här studien fann att andelen kolbegravning var låg i Artic sjöar, men hastigheterna kan öka snabbt i framtiden som ett resultat av smältande permafrost (mark som förblir permanent frusen) och detta är viktigt med tanke på att Arktis är där mycket av jordens organiska kol lagras.