Förlusten av glaciärer över hela världen ökar nedbrytningen av komplexa kolmolekyler i floder, potentiellt bidra ytterligare till klimatförändringarna.

En internationell forskargrupp ledd av University of Leeds har för första gången kopplat glaciärmatade bergsfloder med högre nedbrytningshastigheter av växtmaterial, en viktig process i den globala kolcykeln.

När bergsglaciärerna smälter, vatten kanaliseras i floder nedströms. Men med den globala uppvärmningen som accelererar förlusten av glaciärer, floder har varmare vattentemperaturer och är mindre benägna att variera vattenflödet och sedimentrörelser. Dessa förhållanden är då mycket mer gynnsamma för svampar att etablera sig och växa.

Svampar som lever i dessa floder bryter ner organiskt material som växtblad och trä, så småningom leder till att koldioxid släpps ut i luften. Processen – en viktig del av den globala flodernas kolcykling – har nu mätts i 57 floder i sex bergskedjor över hela världen, i Österrike, Ecuador, Frankrike, Nya Zeeland, Norge och USA.

Resultaten, finansieras huvudsakligen av Naturmiljöforskningsrådet, publiceras idag (15 mars) i tidskriften Naturens klimatförändringar.

Huvudförfattare Sarah Fell, från Leeds' School of Geography och water@leeds, sa att liknande mönster och processer upptäcktes över hela världen.

"Vi fann ökningar i nedbrytningshastigheten för organiskt material i bergsfloder, vilket då kan förväntas leda till mer kolutsläpp till atmosfären.

"Det här är en oväntad form av klimatåterkoppling, varvid uppvärmning driver glaciärförlust, som i sin tur snabbt återvinner kol i floder innan det återförs till atmosfären."

Bergglaciärernas reträtt accelererar i en aldrig tidigare skådad hastighet i många delar av världen, med klimatförändringar som förutspås leda till fortsatt isförlust under hela 2000-talet.

Dock, reaktionen från processer i flodens ekosystem (såsom näringsämnen och kolkretslopp) på minskat glaciärtäcke, och svampens biologiska mångfalds roll för att driva dessa, förblir dåligt förstådd.

Forskargruppen använde konstnärers duktyg för att efterlikna växtmaterial som löv och gräs som ackumuleras naturligt i floder. Detta var möjligt eftersom duken är gjord av bomull, huvudsakligen sammansatt av en förening som kallas cellulosa - världens mest förekommande organiska polymer som finns i växtblad som ackumuleras naturligt i floder.

Dukremsorna låg kvar i floderna i ungefär en månad, sedan hämtas och testas för att avgöra hur lätt de kan rivas. Remsorna slets lättare när vattensvampar koloniserade dem, visar att nedbrytningen av kolmolekylerna gick snabbare i floder som var varmare eftersom de hade mindre vatten som strömmade från glaciärer.

Studiens medförfattare, Professor Lee Brown, även från Leeds' School of Geography och water@leeds, förklarade:"Vårt fynd av liknande mönster av cellulosanedbrytning på platser runt om i världen är verkligen spännande eftersom det antyder att det kan finnas en universell regel för hur dessa flod-ekosystem kommer att utvecklas när berg fortsätter att förlora is. Om så är fallet, vi kommer att ha mycket bättre förutsättningar att göra prognoser om hur flodernas ekosystem kommer att förändras i framtiden.

Medförfattare professor Alex Dumbrell, vars team vid University of Essex analyserade svamparna från flodproverna, tillade:"Vårt arbete visade att mätning av en specifik gen som underbygger aktiviteten av det cellulosanedbrytande enzymet (Cellobiohydrolas I) innebar att vi kunde förutsäga bomullsremsors nedbrytning bättre än att använda information om förekomsten av svamparter själva, vilket är det vanligaste tillvägagångssättet. Detta öppnar upp nya vägar för forskning för att förbättra våra förutsägelser om förändringar i kolcykling."

Eftersom alg- och växttillväxt i glaciärmatade floder minimeras av låg vattentemperatur, instabila kanaler och höga halter av fint sediment, Nedbrytning av växtmaterial kan vara en viktig bränslekälla för dessa akvatiska ekosystem. I vissa delar av världen, som Alaska och Nya Zeeland, glaciärmatade floder sträcker sig också in i skogar som ger större mängder lövskräp till flodernas näringskedjor.

Dessutom, eftersom glaciärförlust innebär att mindre vatten rinner genom floderna och de är mindre benägna att ändra kurs, det förväntas att växter och träd vid stranden kommer att växa mer i dessa livsmiljöer i framtiden, vilket betyder att ännu mer lövskräp kommer att samlas i floder. Detta kommer sannolikt att påskynda svampbearbetningen av kol i bergsfloder över hela världen ännu mer än för närvarande.