Terrestriska ekosystem hjälper till att mildra klimatförändringarna genom att absorbera stora mängder kol från atmosfären. En ny studie bekräftar nu att förändrade klimatförhållanden kan minska denna effekt eftersom i varmare och fuktigare områden, kol som lagras i jorden släpps snabbare ut i atmosfären.

Utan markekosystem, vårt klimat skulle förmodligen vara under ännu större hot än det redan är. Växter och jord förbrukar för närvarande ungefär en tredjedel av det antropogena kolet som släpps ut i atmosfären, vilket gör dem till en viktig mildrare för globala klimatförändringar. Jord spelar en framträdande roll här eftersom den lagrar en stor del av det organiska kolet, fördröja den senare tillbaka till atmosfären när växter dör.

Oron motiverade

Hur dessa viktiga markreservoarer kommer att gå i framtiden är föremål för intensiv debatt bland experter. Många forskare är oroliga för att i ett varmare klimat, markbundna ekosystem kan släppa ut mer organiskt kol än de gör idag, och förlorar därmed den dämpande effekt de har på klimatförändringarna.

Ett internationellt team av forskare under ledning av Timothy Eglinton, Professor i biogeovetenskap vid ETH Zürich, har nu bekräftat att dessa farhågor är berättigade. Deras omfattande studie publicerades nyligen i tidskriften PNAS . Forskarna visade att organiskt kol frigörs snabbare från marken i varmare områden än i kallare, får dem att dra slutsatsen att ytterligare uppvärmning av klimatet kan vara skadligt för markens förmåga att binda kol.

Hela bilden

Olika fördjupade lokala studier har undersökt de exakta processer genom vilka jorden absorberar och lagrar organiskt kol, men, på grund av deras selektivitet, de återspeglar fortfarande inte hela bilden. Eglinton:"Vi ville hitta ett sätt att studera beteendet hos hela områden. Floder är idealiska för detta, eftersom de fungerar som en ekokammare som återspeglar vad som händer i hela upptagningsområdet, " han förklarar.

Under flera år, forskarna samlade sedimentprover från mynningarna av 36 floder runt om i världen. Några av proverna var sedimentpartiklar som teamet filtrerade direkt från flodvattnet, andra var materiella avlagringar från flodstränderna. På grundval av dessa prover, forskarna kunde bestämma åldern för det organiska kolet som floderna exporterade till havet.

Väsentligen, tanken är att ju äldre det organiska kolet i floderna, desto längre tid måste det ta i den angivna avrinningen för det lagrade organiska kolet att släppas ut och exporteras efter att plantorna har dött. Genom att jämföra åldern för det organiska kolet från de olika avrinningsområdena kan forskarna bestämma de viktigaste faktorerna som påverkar koldioxidbudgeten och, i tur och ordning, hur markens lagringskapacitet kan förändras i framtiden.

Fokusera på specifika molekyler

Dock, för att verkligen komma till botten med saken, forskarna var tvungna att använda ett smart trick. Kolet i flodvatten kommer från många olika källor, inklusive sedimentära stenar och organismer som lever i vattnet. Så de använde molekylära tekniker för att separera två växtbaserade molekylgrupper från proverna:lipider från vaxet från växtblad och fenoler från lignin i träfibrer. Forskarna tillämpade sedan radiokolldatering, en metod för att bestämma den exakta åldern för kolföreningar med användning av den radiogena isotopen kol-14.

Intressanta utsikter för forskning

Deras utvärdering av data visade ett tydligt samband mellan medelåldern för växtbaserat kol i proverna och klimatet i upptagningsområdet. I varmare och fuktigare områden, organiskt kol stannar kvar i jorden under kortare tid än i kallare, torrare vattendrag. "Våra resultat bekräftar att klimatet har ett starkt inflytande på markens beteende, "Säger Eglinton. Påverkan av markanvändning, å andra sidan, verkar vara mindre betydande, trots förändringar under de senaste decennierna i hur många vattendrag som hanteras. "Just nu, det moderna jordbruket verkar bara ha en sekundär inverkan, " han förklarar.

Det som är särskilt anmärkningsvärt med studien är att den gjorde det möjligt för Eglinton och hans team att göra de första breda uttalandena om hur organiskt kol lagras i markbaserade ekosystem. Detta öppnar upp några intressanta utsikter för ytterligare forskning:forskare kommer att kunna tillämpa denna metod för att analysera sedimentavlagringar i olika åldrar och rekonstruera hur jorden beter sig under olika klimatförhållanden. Senare, de kommer att kunna förfina sina resultat genom att inkludera bifloder av lägre ordning i analysen. Och det är precis vad Eglinton nu planerar att göra som en del av en större studie i Schweiz.