Projektanslag

De söker kunskap om insjöars bidrag till jordens växthusgasbalans

Insjöar är en källa för koldioxid till atmosfären och spelar en avgörande roll i det globala kolkretsloppet. Det har Lars Tranvik, Uppsala universitet, och hans kollegor konstaterat i tidigare studier. I ett stort, tvärvetenskapligt projekt söker de nu djupare förståelse för detaljerna som reglerar och begränsar insjöars kolomsättning.

För tio år sedan trodde man att insjöar var passiva, koldioxidneutrala system i det globala kolkretsloppet. Man betraktade insjöarna som ”rör” där lika mycket kol flöt ut som det strömmade in. Idag vet man bättre, det vill säga att avsevärda mängder organiskt material bearbetas i jordens insjöar och att de därmed bidrar med väsentliga mängder koldioxid till atmosfären. Därmed bidrar de också till jordens växthusgasbalans.

Grunden till denna nya insikt var lokala studier i olika delar av världen där forskarna mätte flödet av löst organiskt material in och ut ur sjöar, flödet av koldioxid och metan mellan sjöar och atmosfären, och även sjösedimentens tillväxt och kolinnehåll. Mikrobiologiska studier visade också att bakterier har en nyckelroll i insjöarnas kolomsättning genom att de lever av organiskt material från omlandet.

– På så sätt är bakterierna en länk mellan sjöns näringskedja och landskapet som omger sjön. Det betyder också att nedbrytningsprocesserna dominerar över primärproduktionen i insjöar, vilket innebär att sjöarna är en nettokälla för koldioxid till atmosfären, berättar Lars Tranvik.

Teoretiskt projekt

Bitarna föll på plats när Lars Tranvik medverkade i ett teoretiskt forskningsprojekt vid University of California, Santa Barbara. Den internationellt sammansatta arbetsgruppen diskuterade inlandsvattnens roll i det globala kolkretsloppet och insåg att insjöar snarare borde beskrivas som en ”tratt” än som ett rör, det vill säga att mer kol kommer in i sjöarna med tillströmmande vatten än vad som försvinner med utströmmande vatten.

I flera omgångar har sedan arbetsgruppen gjort grova uppskattningar på global skala och kommit fram till att det sammanlagt går in cirka 3 Gt (gigaton = miljarder ton) organiskt kol i världens insjöar, men att det bara kommer ut 0,9 Gt. Däremellan bearbetas det organiska materialet vilket gör att 0,5 Gt begravs i sedimenten och 1,5 Gt försvinner till atmosfären i form av koldioxid och metan.

– Det är väsentliga siffror vi pratar om. 2 Gt är lika mycket som oceanernas koldioxidupptag. Det motsvarar också en fjärdedel av det kol som vår förbränning av fossila material bidrar med till atmosfären. I IPCC-rapporten, International Panel on Climate Change, som kom 2007 beskrevs inlandsvatten som ett passivt system. I den nya rapporten från 2013 har IPCC tagit till sig vår nya modell och våra artiklar citeras i rapporten. Det känns kul.

Kraftsamling

Genom projektanslaget från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse gör nu Lars Tranvik, tillsammans med 20 andra forskare, en kraftsamling för att försöka förstå detaljerna som på olika sätt reglerar och begränsar viktiga processer i insjöars kolomsättning. En central frågeställning i projektet handlar om hur den kemiska (organiska molekyler) och den biologiska (bakteriella) mångfalden ser ut. En annan handlar om vilka organiska föreningar bakterier kan bryta ner och vilka de inte kan bryta ner. En tredje frågeställning är om bakterierna är specialister eller om de är generalister. Dessutom kommer forskargruppen att studera vad det är som gör att sediment konserveras under lång tid, och vilka egenskaper hos vattenytan som påverkar flödet av gas mellan vattnet och atmosfären.

Målet är att nå en mer mekanistisk syn på sjöarnas kolomsättning, det vill säga att först förstå systemets olika delar för att sedan försöka förstå hur de olika delarna hänger ihop. För att lyckas är forskargruppen tvärvetenskaplig med ekologer, limnologer, mikrobiologer, biogeokemister, meteorologer och analytiska organiska kemister.

– Att bedriva tvärvetenskap är naturligtvis en stor utmaning, men vi har redan flera års erfarenhet så det ska nog gå bra. Vi kommer till exempel att ha regelbundna workshops för att tillsammans titta på frågorna. Det här är viktigt, inte minst för att fostra in yngre forskare i det här sättet att arbeta.

Mesokosmer

Forskargruppen kommer att koncentrera sina studier till ett 15-tal runda inneslutningar av sjövatten med en radie på 3–4 meter och ett djup på 1,5 meter, så kallade mesokosmer. I dammarna kommer det att finnas olika typer av sediment, löst organiskt material av olika kvantitet och kvalitet, samt olika slags organismer inklusive fiskar.

– På så sätt kan vi arbeta i system med en komplexitet som liknar naturliga ekosystem, men ändå ha möjligheten att göra kontrollerade experiment.

Forskningsprojektet har samhällsrelevans på flera sätt.

– För att kunna säga något om vilken påverkan vi människor har på klimatet så måste vi ha god kunskap om naturen och naturens egna processer, och även om hur naturens processer påverkas av vad vi människor gör.

Text Anders Esselin
Bild Magnus Bergström