Hvordan optager, lagrer og udleder ferske vande kulstof?
Ferskvand modtager en masse organisk materiale fra landjordens økosystemer.
Man kan kalde vandsystemerne for ’jordens blodårer’, fordi kulstof i nedfaldne blade, grene, jordbundshumus og planterester transporteres rundt via vandløb og søer. Det samme kan siges om grundvand, der er overmættet med kuldioxid (CO2), fordi organisk materiale er blevet nedbrudt så mange gange af mikroorganismer, før det udvaskes fra landjorden til grundvandet.
Det nederste bundlag i en sø består af mineralsk materiale og kulstof, der er blevet ’bevaret’ helt tilbage fra de tidlige gletsjerdage, der skabte det første vandhul i undergrunden. Det lag vokser langsomt – mellem 1 millimeter til 1 centimeter om året.
Når organisk materiale ender i vandløb, åer, søer, damme eller lavbundsjorde, kan det enten blive:
I denne forklaring ser vi nærmere på, hvordan balancerede vandøkosystemer både vil optage kulstof fra atmosfæren og udlede noget tilbage igen.
Fotosyntese og nedbrydning foregår også under vand. Vandplanter og alger bruger kuldioxid (CO2) til at vokse. Ved fotosyntese binder de kulstof i deres væv og frigiver ilt (O2). Når vandplanter og alger dør, bliver de nedbrudt af bakterier og andre mikroorganismer. Under nedbrydningen frigives CO2 igen.
En vigtig forskel på land og vand er, at CO2 bevæger sig meget langsommere gennem vand end gennem luft.
Derfor kan vandplanter og alger lettere komme til at mangle CO2. Nogle vandplanter og alger kan i stedet bruge bikarbonat (HCO3–), som også indeholder kulstof. Det kræver dog ekstra energi at udnytte HCO3–, så CO2 er den mest favorable kulstofkilde, når der er nok af det i vandet.
Hvis ventetiden på CO2 bliver for lang, så bruger nogle planter og alger i stedet stoffet bikarbonat (med den kemiske formel HCO3–). Bikarbonat dannes, når kalk i jorden reagerer med vandlag, som er overmættede med CO2 fra mikroorganismernes nedbrydning. Bikarbonat fra den faste del af jorden skylles så ud i søen, hvor nogle vandplanter og alger kan udnytte det ved hjælp af enzymet ’karbonanhydrase’. At producere et sådant enzym kræver energi, og planter og alger foretrækker derfor CO2.
Planter og alger respirerer og bruger ilt om natten, hvor der ikke er sollys til at lave fotosyntese.
Det betyder, at de helt naturligt både optager og udleder CO2. Når planterne dør, nedbrydes eller lagres kulstoffet på søbunden.
De ferske vande får tilført meget kvælstof og fosfor. Udledninger som primært kommer fra landbrugets gødning. Når en sø eller dam bliver for næringsrig, vækster algerne hurtigt i toppen og udskygger lyset, så vandplanter på bunden ikke kan klare sig.
Det sætter gang i en spiral af negative effekter.
Langt de fleste søer og stillestående vandområder får i sommerperioderne et såkaldt springlag. Laget opstår, når den øverste del af vandspejlet opvarmes, og den nederste del ikke gør. I en sø med mange alger vil kun omtrent den øverste meter af vandsøjlen blive opvarmet. Omvendt vil solens stråler nå langt ned i en klarvandet sø, nogle steder mere end 10 meter.
Springlag er et andet ord for ‘lagdeling’, som opstår automatisk, fordi varmt vand er lettere end koldt vand. Lagdelingen ophører først, når efterårets storme kommer og blander vandet rundt. Problemet opstår, når algevæksten og lagdelingen stiger. Bundplanterne bliver udkonkurreret, fordi de ikke får nok lys til deres fotosyntese.
Pludselig bliver der ikke dannet ilt på søbunden, og mikroliv og bakterier vil i stigende grad mangle ilt til arbejdet med at fortære den store mængde af døde, nedfaldne alger. I bundzonen går mikroorganismerne nu over til iltfri respiration, hvor de særligt bruger CO2 og hydrogen og nu udskiller metan i stedet for CO2.
Metan er en kraftig og kulstofholdig drivhusgas. Den kan ikke bidrage til fotosyntese, og derfor udskilles størstedelen af den automatisk til atmosfæren. Det er et problem, fordi den bidrager til global opvarmning. For meget næringstilførsel ødelægger søernes balance, og gør det svært for undervandsplanter at overleve.
Problematikken har været stigende over de sidste 100 år grundet klimaforandringer og øget næringstilførsel til søerne. Hvor en stor sø før havde springlag én måned om året, kan varigheden nu være op til et halvt år.
En sø i god balance vil have en forholdsvist stor mængde vandplanter og en mindre mængde alger. Hvis der ikke er balance, risikerer man en overproduktion af metan.
En næringsrig sø vil lagre mere kulstof, men også samtidig give en øget metan og CO2-frigivelse, da søbunden vil modtage større mængder kulstof, som de mange alger vil optage fra atmosfæren.
Alger og vandplanter har begge en relativt kort levetid og binder ikke kulstof længe – og slet ikke permanent. Men hvis mængden er i balance, vil planterne modtage kulstof fra de øvrige økosystemer og henholdsvis optage og frigive kulstof. Noget af denne kulstof kan ende med at blive lagret på bunden, hvorved den måske undgår at blive nedbrudt.
Hvis vi kunne kigge på en sø over tusinder af år, ville vi se hvordan den langsomt ville fyldes op og blive til en mose. Det sker fordi søen lagrer kulstoffet i bunden.
Når man i forskerkredse kalder vand for ‘jordens blodårer’, er det fordi, det binder hele planetens økosystem sammen. Rindende vande som åer, bække og vandløb modtager alt det organiske materiale, som dannes ved fotosyntese på landjorden. De enten nedbryder, oplagrer eller transporterer materialet videre via vandløb til havet.
Alt vand ender i havet, og derfor er havet jordens absolut største kulstoflagringspulje.
Fra naturens side vil der altid både optages og udledes en masse kulstof i form af kuldioxid og metan fra de ferske vande. Det kan vi ikke ændre ved. Men ferske vande er utroligt vigtige, fordi de både fungerer som renseanlæg og opmagasinering af næringsstoffer og vand samt fremmer biodiversiteten.
Hvor meget kulstof der lagres i søer eller damme varierer. Fællesnævneren er dog, at begge vandmiljøer kan lagre kulstof over tid. Det skyldes, at kulstoffet synker til bunds og bliver lagret i bundsedimentet, hvor det ikke bliver nedbrudt.
Denne explainer er skrevet i samarbejde med Jonas Stage Sø, postdoc i ferskvandsbiologi fra Syddansk Universitet.