Er is iets geks aan de hand met de koolstofkringloop, de biochemische cyclus die beschrijft hoe het element koolstof door het systeem van de aarde circuleert: hij wil maar niet kloppen. Al een paar honderd jaar wordt deze koolstofcyclus beïnvloed door de mens, die grote hoeveelheden CO2 de atmosfeer in pompt. Tussen 2000 en 2006 ging het gemiddeld om 9.1 miljoen ton koolstof per jaar die op deze manier de lucht in ging. Hiervan is 4.1 miljoen ton per jaar in de atmosfeer blijven hangen en naar schatting 2.2 miljoen ton per jaar door de oceanen opgenomen.
De overige 2.8 miljoen ton per jaar moet dus op land verdwenen zijn: opgenomen door bomen en planten door middel van fotosynthese, door bodemprocessen, of door reacties met gesteenten, waarbij bijvoorbeeld carbonaten zijn gevormd. Het merkwaardige is alleen dat wie gaat meten hoeveel CO2 op land wordt opgenomen, consequent op veel lagere waarden uitkomt dan nodig zijn om het land als zo’n grote CO2-slurper te kunnen typeren. Waar is de rest van de CO2 gebleven?
Leidingbuizen
In de binnenwateren, denken steeds meer onderzoekers. De bijdrage van meren en vooral van rivieren in het kringloopproces zou tot nu toe fors zijn onderschat. In de modellen die voor de koolstofkringloop zijn opgesteld kregen rivieren tot nu toe meestal een zeer kleine rol toebedeeld. Ze werden beschouwd als een soort leidingbuizen waardoor de koolstof weliswaar van het land naar de oceaan getransporteerd kon worden, maar waarin onderweg niks gebeurde.
Dat moet anders, betoogden Tom Battin, als hydro-ecoloog verbonden aan de Universiteit van Wenen, en een grote groep mede-onderzoekers uit Zweden, Oostenrijk, België en de Verenigde Staten in 2009. Binnenwateren als rivieren en meren maar ook vijvers en moerassen beslaan weliswaar slechts 1 procent van het aardoppervlak, maar kunnen een belangrijke rol spelen bij de opslag van koolstof. Ongeveer 20 procent van de totale koolstofopslag door processen op land zou zelfs in deze wateren plaatsvinden, volgens de onderzoekers. Veel rivieren en kleinere stroompjes monden uit in meren, waar het meegebrachte koolstof makkelijk kan neerslaan in de sedimenten op de bodem.
Opslag versus uitstoot
Om het nog wat ingewikkelder te maken vangen de meren en rivieren niet alleen koolstof af, maar stoten het ook uit. Koolstof dat als organisch materiaal in het water terecht komt fungeert als voedsel voor levende organismen in het water, die vervolgens CO2 produceren door te ademen, of anders wel door dood te gaan en weg te rotten.
Dat geldt overigens net zo goed voor de bossen: ook eekhoorntjes ademen CO2 uit, en ook bomen gaan een keer dood. Het verschil zit echter in de hoeveelheden. In een gezond bos wint de opname van CO2 het tegenwoordig meestal van de uitstoot, mede dankzij het feit dat de concentratie CO2 in de atmosfeer zo hoog is geworden.
Hydrobiogeochemie
De Jenisej en de Ob vormen samen het belangrijkste afvoersysteem van Siberië, en nemen hierdoor tevens een groot deel van het koolstof transport van het west Siberisch laagland naar de Arctische oceaan voor hun rekening. Dit maakt de Jenisej zo geschikt voor de grote expeditie die op stapel staat: Zo’n 30 wetenschappers uit Rusland en het westen werken hierin samen aan één project dat door de Russische overheid is gefinancieerd.
NASA Russia, World Wind screenshot.
Limnologen (binnenwater-deskundigen), hydrologen, chemici en ecologen slaan de handen ineen, om alle belangrijke factoren mee te kunnen nemen in het onderzoek. Zo wordt niet alleen gemeten aan de hoeveelheid koolstof, maar bijvoorbeeld ook aan het DNA van de bacteriën die voor de afbraak van CO2 zorgen. Dolman: “Eigenlijk ontwikkelen we een heel nieuw vakgebied, namelijk de hydrobiogeochemie.”
In rivieren lijkt de opslag het echter met maar liefst een factor twee van de uitstoot te verliezen: Volgens Battin en zijn collega’s slaat er 0.6 miljoen ton koolstof op de bodem neer, terwijl de rivieren tijdens het transport van het land naar de oceanen 1.2 miljoen ton koolstof kwijtraken aan de atmosfeer. Ook hier wordt de koolstofcyclus zoals we die kennen dus verstoord. Om de balans te herstellen moet er in de berekeningen opeens ergens 1.2 miljoen ton extra gecompenseerd worden.
Biogeochemische reactor
“De getallen zijn slechts hele ruwe benaderingen”, benadrukt Han Dolman, hoogleraar Ecohydrologie aan de Vrije Universiteit in Amsterdam. “Het échte probleem is dat de mechanismen waarmee de binnenwateren de koolstof opslaan, en ook de omstandigheden waaronder ze juist koolstofdioxide uitstoten nog grotendeels onbekend zijn.”
En dat is lastig. Niet alleen wordt het hierdoor moeilijker te voorspellen hoe de CO2-toename zich in de toekomst verder zal ontwikkelen, maar ook de effecten van beleid om de CO2-uitstoot te reduceren zijn daardoor moeilijker in te schatten. Neemt de erosiesnelheid toe? Dan zal er meer sediment – en dus koolstof – in de rivieren kunnen neerslaan, maar tegelijkertijd zullen deze ook meer CO2 kunnen uitstoten. Komt er meer regen? Dan zullen er ook meer binnenwateren verschijnen. Maar wat gaan ze dan doen? “We hebben eigenlijk nauwelijks een idee welke omzettingen tijdens het transport plaatsvinden”, zegt Dolman. “Misschien zijn de grote rivieren wel één groot biogeochemisch reactorvat.”
Expeditie
Om meer grip op de zaak te krijgen doet hij in augustus mee aan een grote expeditie op de ruim 5000 kilometer lange rivier de Jenisej in Siberië.
Doel is te bestuderen wat in deze rivier de invloed is van bodemtype, begroeiing, chemische samenstelling en de in het water aanwezige micro-organismen op de koolstofkringloop. Dolman: “En op het gedrag van methaan, dat is namelijk ook een zeer effectief broeikasgas. In de zuurstofloze condities van de veengronden en permafrost wordt vermoedelijk veel methaan geproduceerd. Hoe veel, en hoe gevoelig dat is voor klimaatveranderingen weten we nu nog niet.”
Vier weken lang zullen de onderzoekers over de rivier varen om metingen te doen. Uiteindelijk hopen ze een beter zicht te krijgen op wat de rivier uitspookt met het vanaf land aangeleverde CO2.
Als de bereikbaarheid van de onderzoekers in Siberië het toelaat, zullen de Nederlandse deelnemers – verbonden aan de Vrije Universiteit in Amsterdam – een blog gaan bijhouden op Kennislink. Dus wilt u op de hoogte gehouden worden van de ontwikkelingen? Blijf kijken!
Bron
- Battin The boundless Carbon Cycle Nature Geoscience 2 (2009) 598-600
Zie ook:
- Bijdrage ontbossing aan CO2-uitstoot overschat (Kennislinkartikel)
- Dennenboom profiteert van CO2 (Kennislinkartikel)
- Bladafval versnelt lignine-afbraak (Kennislinkartikel)