Υψηλή πρωτογενή παραγωγή σε ρηχά νερά
Τα μικρά σώματα γλυκού νερού είναι υπερφορτισμένα οικοσυστήματα όσον αφορά τον κύκλο εργασιών άνθρακα σε ένα τοπίο. Συχνά αποτελούν το χαμηλότερο σημείο λεκάνης απορροής και, λόγω των υψηλών αναλογιών επιφάνειας προς όγκο, λαμβάνουν σημαντική εξωτερική εισροή άνθρακα και θρεπτικών ουσιών μέσω των απορριμμάτων φύλλων, της επιφανειακής απορροής, της διαρροής λιπασμάτων και άλλων ανθρωπογενών λυμάτων.
Κατά συνέπεια, τέτοια μικρά, ρηχά συστήματα είναι συχνά πολύ πλούσια σε θρεπτικά συστατικά (ευτροφικά) και συχνά διαθέτουν υψηλά ποσοστά παραγωγής. Είναι επίσης εξαιρετικά άφθονα. Τα υδάτινα συστήματα επιφάνειας μικρότερης από 0,1 km αποτελούν περίπου το 20% της παγκόσμιας επιφάνειας της λίμνης. Ωστόσο, παρ' όλα αυτά, για μεγάλο χρονικό διάστημα έχουν παραμεληθεί στους παγκόσμιους υπολογισμούς του προϋπολογισμού άνθρακα και στα ποσοστά εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, αλλά οι ερευνητές άρχισαν πρόσφατα να εξετάζουν προσεκτικά τις διαδικασίες που συμβαίνουν σε αυτά τα συστήματα.
Πιο πρόσφατα, ένα έργο με το όνομα Landscales, μια κοινή συνεργασία ερευνητών από το Ινστιτούτο Οικολογίας Γλυκών Νερών και Αλιείας Εσωτερικών υδάτων (IGB) και το Κέντρο Έρευνας Γεωργικού Τοπίου του Leibniz (ZALF), εξέτασε τις διαδικασίες και τις οδούς δέσμευσης άνθρακα σε μικρές λίμνες στο Γερμανία, αλλιώς γνωστή ως τρύπες βραστήρα (ή τρύπες κατσαρόλας). Στόχος του έργου ήταν ο υπολογισμός των ρυθμών πρωτογενούς παραγωγής αυτών των συστημάτων και η σύγκριση τους με αυτούς των μεγαλύτερων υδρόβιων σωμάτων. Επιπλέον, οι ερευνητές ερεύνησαν πώς οι διαφορετικές ομάδες παραγωγών επηρέασαν τη συνολική μοίρα του δεσμευμένου άνθρακα σε μια προσπάθεια να κατανοήσουν εάν αυτά τα συστήματα λειτουργούσαν ως καταβόθρες άνθρακα (αποθηκεύοντας περίσσεια άνθρακα στα ιζήματά τους) ή ως πηγές άνθρακα (επεξεργασία οργανικού άνθρακα και απελευθέρωσή του πίσω στην ατμόσφαιρα σε αέρια μορφή ως διοξείδιο του άνθρακα (CO2 ) ή μεθάνιο (CH4 )).
Ωστόσο, η μελέτη δεν στερήθηκε σημαντικών προκλήσεων. Αυτές οι τρύπες βραστήρα λειτουργούν ακριβώς όπως δεν λειτουργούν οι μεγαλύτερες λίμνες. Ουσιαστικά, είναι εξαιρετικά απρόβλεπτοι. Δεδομένου του μικρού όγκου τους, είναι ευαίσθητα σε ξαφνικές αλλαγές στις καιρικές συνθήκες και εξωτερική φόρτιση, επομένως παρουσιάζουν έντονες διακυμάνσεις της στάθμης του νερού και είναι ακόμη και επιρρεπείς σε πλήρη ξήρανση σε πολύ ζεστά ή ξηρά καλοκαίρια.
«Η μεγαλύτερη πρόκληση ήταν να βρούμε τις σωστές μεθόδους για τη μέτρηση της παραγωγικότητας αυτών των οπών βραστήρα», είπε ο Garabet Kazanjian, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. Ο πιο συνηθισμένος τρόπος εκτίμησης της παραγωγής υδάτινων οικοσυστημάτων:η τεχνική οξυγόνου diel που αναπτύχθηκε από τον Odom το 1956, βασισμένη στην καταγραφή των διακυμάνσεων οξυγόνου ημέρας-νύχτας για τον υπολογισμό της παραγωγής ημερήσιας και των ρυθμών αναπνοής κατά τη διάρκεια της νύχτας, δεν εφαρμόστηκε σε αυτή τη μελέτη καθώς οι τρύπες του βραστήρα χαρακτηρίστηκαν από μεγάλες περιόδους ανοξίας. Ο Kazanjian πρόσθεσε:
Όμως τα αποτελέσματα ήταν ικανοποιητικά. Συνολικά, τα ποσοστά θερινής ακαθάριστης πρωτογενούς παραγωγής (GPP) στις τρύπες του βραστήρα βρέθηκαν να είναι αρκετά υψηλά, συγκρίσιμα με τα πιο παραγωγικά υδάτινα συστήματα σε παρόμοιες εύκρατες περιοχές. Τα μακρόφυτα (υδρόβια φυτά), ιδιαίτερα τα αναδυόμενα, είχαν τη μεγαλύτερη συμβολή στη συνολική παραγωγή του συστήματος κατά τους θερμότερους μήνες. Το χειμώνα, η πτώση της θερμοκρασίας επιτάχυνε τη γήρανση των μακρόφυτων, η συνολική GPP του συστήματος μειώθηκε σημαντικά, όπου η πλειονότητα της παραγωγής του συστήματος προερχόταν από το περίφυτο (το πολύπλοκο μείγμα φυκιών, κυανοβακτηρίων και βακτηρίων που συνδέονται με τις βυθισμένες επιφάνειες).
Οι συγγραφείς βρήκαν επίσης μια ισχυρή συσχέτιση μεταξύ της εναπόθεσης ιζήματος άνθρακα και των ρυθμών πρωτογενούς παραγωγής κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού και του φθινοπώρου. Αυτό υποδηλώνει ότι, αντίθετα με τις αρχικές προσδοκίες, η πλειονότητα του άνθρακα στα ιζήματα (που δυνητικά θάβεται εκεί) προέρχεται από εσωτερικές (αυτόχθονες) και όχι εξωτερικές (αλλόχθονες) πηγές, τουλάχιστον κατά τις εποχές που έγιναν οι μετρήσεις. Οι υψηλοί ρυθμοί εναπόθεσης ιζημάτων, μαζί με τις επικρατούσες ανοξικές συνθήκες στη στήλη του νερού που περιορίζουν την ανοργανοποίηση των ιζημάτων, δημιουργούν ένα υψηλό δυναμικό για ταφή άνθρακα, αφαιρώντας και κλειδώνοντας έτσι τον άνθρακα από πιθανή επιστροφή στην ατμόσφαιρα ως CO2 .
Ωστόσο, στην περίπτωση που μια τρύπα βραστήρα αρχίζει να στεγνώνει, οι ρυθμοί ανοργανοποίησης μπορεί να αυξηθούν λόγω της ξαφνικής αφθονίας οξυγόνου, οδηγώντας στη μερική απώλεια του θαμμένου άνθρακα. Με προβλεπόμενη χαμηλότερη μελλοντική βροχόπτωση στην περιοχή (και υψηλότερη συχνότητα ξήρανσης), το δυναμικό ταφής άνθρακα των οπών του βραστήρα μπορεί να μειωθεί απότομα.
Αυτή η μελέτη υπογράμμισε πόσο μοναδικές και ενδιαφέρουσες μπορούν να είναι οι τρύπες του βραστήρα για την κατανόηση πολύπλοκων διαδικασιών ανακύκλωσης άνθρακα. Λόγω των χαρακτηριστικών υψηλών ρυθμών πρωτογενούς παραγωγής και των μοναδικών χαρακτηριστικών τους, θα ήταν λάθος να ομαδοποιηθούν αυτόματα με άλλα συστήματα γλυκού νερού στις εκτιμήσεις του παγκόσμιου προϋπολογισμού άνθρακα ή να αγνοηθούν εντελώς. Αντίθετα, θα πρέπει να καταβληθούν περισσότερες προσπάθειες για να επιβεβαιωθούν αυτά τα αποτελέσματα και να εμβαθύνουμε περαιτέρω στις διαδικασίες αυτών των ρηχών νερών.
Αυτή η μελέτη, Πρωτογενής παραγωγή σε τρύπες βραστήρα πλούσιες σε θρεπτικά συστατικά και συνέπειες για τον κύκλο των θρεπτικών ουσιών και του άνθρακα δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Hydrobiologia . Επικεφαλής αυτής της εργασίας ήταν ο Garabet Kazanjian από το Πανεπιστήμιο Humboldt του Βερολίνου.
