Fant overraskende stort CO2-utslipp: – Det er som om det brenner i bekkene

En liten presisjon er nødvendig: Brannen vi snakker om er altså ikke i form av ild og flammer; men forbrenning av karbonholdig materiale. Om det er litt mindre spektakulært, er likevel effekten den samme: Karbonet omdannes til CO2 som stiger til atmosfæren.

– Bakterier og andre mikroorganismers respirasjon, eller «pusting», er en betydningsfull mekanisme i kontaktflata mellom jord, vann og atmosfære. Denne mekanismen er viktig for å forstå effektene av klimaendringene, sier Benoît Demars ved Norsk institutt for vannforskning (NIVA).

Nå viser forskning for første gang hvor mye av det karbonholdige materialet fra land som omdannes til CO2 av bakterier og andre mikroorganismer i bekkene. Resultatene er presentert i Demars’ forskningsartikkel, «Hydrological pulses and burning of dissolved organic carbon by stream respiration», som er publisert i det vitenskapelige tidsskriftet Limnology and Oceanography.

23 prosent ble forbrent på én time

Mikroorganismene er de levende skapningene som er så små at de bare kan sees i mikroskop. Mange av dem spiser og puster på samme måte som oss mennesker; det vil si at de forbrenner karbonholdige plante- og dyrerester, puster oksygen inn og karbondioksid ut. Maten kommer fra jorda i form av oppløst organisk materiale, som skylles ned i bekken når det regner.

I et helt år målte NIVA-forskeren regelmessig oksygenkonsentrasjon og karbonholdig materiale på flere steder i to bekker i Nordøst-Skottland, og korrigerte for innstrømming fra sidebekker. Dermed kunne han regne ut hvor mye av det årlige tilskuddet med karbonholdig materiale fra land som ble omdannet til CO2 av mikroorganismene i bekken.

– Det er som om det brenner i bekkene. I løpet av bare én time, som var tiden det tok for vannet å renne gjennom den ene kilometeren av bekken som jeg så på, ble hele 23 prosent av det oppløste karbonholdige materialet fra land forbrent av mikroorganismene i bekkene. Det bekrefter at bekkene har en viktig rolle i den globale karbonsyklusen, sier Demars.

Mekanismen han har studert gjelder ikke bare bekker i Skottland, men alle bekker og elver i områder der jorda er rik på karbonholdig materiale.

Forventer større utslipp i et våtere klima

Ved å koble sammen forbrenning, hydrologi og vannkjemi, kunne Demars se hvordan forbindelsen mellom land og vannet i bekken påvirket strømmen av løst organisk materiale, og hvor høy forbrenningen var i bekken. Da kom det fram at kraftig nedbør stimulerte til økt forbrenning, og dermed økte CO2-utslipp.

– Store nedbørsmengder førte til at respirasjonen, eller forbrenningen, i bekkene økte med én størrelsesorden. Det var mye høyere enn jeg hadde forventet, sier Demars.

Og én størrelsesorden, det er som å gå opp ett trinn på jordskjelvskalaen: Du ganger med 10.

– Økningen kan forklares ved at porevannet i jorda, der alt det karbonholdige materialet ligger oppløst, blir forbundet med vannet i bekken når det er flom. Dermed blir transporten av det karbonholdige materialet ned til bekken mye mer effektiv, og mikroorganismene får masse mat de kan forbrenne – omtrent som når du hiver mer ved på bålet. Dermed øker også CO2-utslippet fra bekken, forklarer Demars.

Med det klimaet som er forventet i Nordvest-Europa, med hyppigere og kraftigere nedbør, er det derfor grunn til å tro at CO2-utslippet fra bekker kan øke betydelig i framtida.

Mange bekker små ...

Den høye forbrenningen av organisk materiale som Demars dokumenterte, foregikk altså i de små bekkene, som har sitt sildrende opphav i sidebekker som pipler gjennom bakken. Men hva skjer videre nedover, der bekkene samler seg til store elver?

– Sannsynligvis fortsetter det organiske materialet i vannet å forbrennes til CO2 også videre nedover i nettverket av bekker og elver. Men kvaliteten på det karbonholdige materialet synker trolig jo lenger nedstrøms en kommer, siden karbonet som er lettest omsettelig blir forbrent først. Det, blant andre faktorer, gjør at karbonprosessene i økosystemet varierer nedover i et nedbørsfelt, forklarer Demars.

Foreløpig kan derfor ikke forskerne forutsi hvordan ulike scenarioer av framtidig klima og arealbruk kommer til å påvirke karbonsyklusen i bekker og elver.

– Det trengs mer forskning på partikkelstrøm av karbonholdig materiale, respirasjon og CO2-dannelse i elver, helst ved bruk av sensorteknologi der en kan måle CO2-utslippet fra bekker og elver direkte. Funnene fra denne studien er et ytterligere bevis for at forbrenningen i bekker har en signifikant rolle i den globale karbonsyklusen, avslutter Demars.

Studien ble utført i samarbeid med forskere fra The James Hutton Institute i Aberdeen og er finansiert av den skotske regjerings Rural and Environmental Science and Analytical Services (RESAS) og med midler fra UK Environmental Change Network (ECN), NERC Macronutrient Cycles Program og NIVA.