Stawy to małe i płytkie zbiorniki wodne, które występują obficie i są szeroko rozpowszechnione na Ziemi. Odgrywają ważną rolę w cyklu hydrologicznym, bioróżnorodności i cyklach biogeochemicznych.

Jednak emitują również do atmosfery znaczne ilości gazów cieplarnianych, takich jak dwutlenek węgla i metan, przyczyniając się do globalnego ocieplenia i zmiany klimatu.

Wielkość i zmienność emisji ze stawów nie są dobrze poznane i często są pomijane lub niedoceniane w modelach klimatycznych.

Nowe badanie przeprowadzone przez naukowców z Cornell University i innych instytucji zmierzyło emisje metanu i dwutlenku węgla z 30 stawów w umiarkowanych regionach Europy i Ameryki Północnej, ujawniając, że najmniejsze i najpłytsze stawy wykazują największą zmienność w czasie.

Badanie dostarcza cennych informacji na temat czynników i wzorców emisji ze stawów i sugeruje, że potrzebne jest częstsze i bardziej kompleksowe pobieranie próbek ze stawów, aby poprawić prognozy klimatyczne.

Źródła i pochłaniacze gazów cieplarnianych w stawach

Stawy to dynamiczne ekosystemy, które wymieniają gazy cieplarniane z atmosferą poprzez różne procesy, czytamy w Phys.org .

Dwutlenek węgla i metan powstają w wyniku mikrobiologicznego rozkładu materii organicznej w osadach i słupie wody w stawach.

Dwutlenek węgla może być również wytwarzany przez oddychanie organizmów wodnych, takich jak algi, rośliny i zwierzęta.

Metan można również wytwarzać w procesie metanogenezy, procesu, który przekształca dwutlenek węgla i wodór w metan w warunkach beztlenowych.

Dwutlenek węgla i metan mogą być zużywane przez fotosyntezę roślin wodnych i alg, które wykorzystują je do produkcji materii organicznej i tlenu.

Dwutlenek węgla może być również zużywany przez metanotrofię, proces utleniania metanu do dwutlenku węgla i wody w warunkach tlenowych.

Równowaga między produkcją a zużyciem gazów cieplarnianych decyduje o tym, czy stawy działają jako źródła, czy pochłaniacze tych gazów w atmosferze.

Równowaga może się różnić w zależności od kilku czynników, takich jak temperatura, światło, tlen, dostępność składników odżywczych, wkład materii organicznej, poziom wody, prędkość wiatru i turbulencje.

Czynniki te mogą zmieniać się sezonowo, codziennie, a nawet co godzinę, powodując czasową zmienność emisji w stawach.

Co więcej, czynniki te mogą również różnić się przestrzennie w różnych stawach lub w obrębie tego samego stawu, powodując przestrzenną zmienność emisji w stawach.

Pomiary i wyniki badania

Badanie zostało przeprowadzone przez naukowców z Cornell University , University of Minnesota Duluth, University College London, University of Innsbruck, University of Helsinki i University of Quebec w Montrealu.

Naukowcy pobrali próbki gazu z 30 stawów (jeden akr lub mniej) w umiarkowanych obszarach Europy i Ameryki Północnej latem 2018 i 2019 roku.

Stawy wybrano tak, aby reprezentowały różne rozmiary, głębokości, kształty, pokrycie roślinnością i użytkowanie gruntów.

Naukowcy zmierzyli stężenie dwutlenku węgla i metanu w słupie wody w trzech miejscach w każdym stawie: najgłębszym punkcie i dwóch przeciwległych krańcach (ale niezbyt blisko brzegu).

Zmierzyli również strumienie dwutlenku węgla i metanu z powierzchni wody do atmosfery za pomocą pływających komór.

Wyniki pokazały, że emisje ze stawów różniły się znacznie zarówno przestrzennie, jak i czasowo.

Zmienność przestrzenna wynikała głównie z wielkości i głębokości stawów, przy czym mniejsze i płytsze stawy miały wyższe stężenia i przepływy dwutlenku węgla i metanu niż większe i głębsze stawy.

Zmienność czasowa była spowodowana głównie temperaturą i światłem, z wyższymi stężeniami i strumieniami dwutlenku węgla i metanu w okresach cieplejszych i jaśniejszych niż w okresach chłodniejszych i ciemniejszych.

Naukowcy odkryli również, że emisje ze stawów były dodatnio skośne, co oznacza, że ​​większość stawów miała niskie lub umiarkowane emisje, ale kilka stawów miało bardzo wysokie emisje.

Z badania wynika, że ​​stawy są bardzo zmiennymi źródłami gazów cieplarnianych w atmosferze, zwłaszcza te najmniejsze i najpłytsze.

W badaniu oszacowano również, że na Ziemi mogą istnieć miliardy stawów, chociaż brak systemów mapowania utrudnia ustalenie, ile istnieje.

Razem mogą emitować do 5% światowych emisji metanu, ale liczba ta może wynosić nawet połowę lub nawet dwukrotność tego odsetka ze względu na niepewność pomiarów i ekstrapolacji.

Implikacje i zalecenia dotyczące modeli klimatycznych

W badaniu podkreślono znaczenie uwzględnienia emisji ze stawów w modelach klimatycznych, ponieważ mogą one mieć znaczący wpływ na globalne ocieplenie i zmianę klimatu.

Jednak większość modeli klimatycznych nie uwzględnia emisji ze stawów lub je zaniża z powodu niewystarczających danych lub zgrubnej rozdzielczości.

Badanie sugeruje, że potrzebne jest częstsze i bardziej kompleksowe pobieranie próbek ze stawów, aby zmniejszyć niepewność i poprawić szacunki emisji ze stawów.

W badaniu zalecono również, aby w przyszłych badaniach zbadano inne czynniki wpływające na emisje ze stawów, takie jak sezonowość, zmienność w ciągu roku, różnice regionalne, zmiany użytkowania gruntów i praktyki zarządzania.

W badaniu zwrócono również uwagę na potencjał łagodzenia emisji ze stawów poprzez bardziej zrównoważone zarządzanie stawami.

Na przykład ograniczenie nakładów składników odżywczych, zwiększenie poziomu tlenu, zwiększenie pokrywy roślinnej, przywrócenie naturalnej hydrologii i promowanie różnorodności biologicznej może pomóc w zmniejszeniu produkcji i uwalniania gazów cieplarnianych ze stawów.

Ponadto wychwytywanie i wykorzystywanie emisji ze stawów jako źródła energii odnawialnej może również przynieść korzyści ekonomiczne i środowiskowe.

Pomiary emisji w stawach poprawiają prognozy klimatyczne, dostarczając dokładniejszych i bardziej wiarygodnych danych na temat źródeł i pochłaniaczy gazów cieplarnianych w stawach.

Włączając te dane do modeli klimatycznych, możemy lepiej zrozumieć i przewidzieć wpływ stawów na globalne ocieplenie i zmianę klimatu.

Zarządzając stawami w sposób bardziej zrównoważony, możemy również zmniejszyć ich emisje oraz poprawić ich usługi ekosystemowe i różnorodność biologiczną. Stawy to małe, ale ważne ekosystemy, które zasługują na większą uwagę i troskę.

Opracowanie: irme.pl