Warum Flüsse für den globalen Kohlenstoffkreislauf wichtig sind

In einem neuen Zeitschriftenartikel gibt EPFL-Professor Tom Battin einen Überblick über unser aktuelles Verständnis der Kohlenstoffflüsse in den weltweiten Flussnetzwerken. Er demonstriert ihre zentrale Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf und plädiert für die Schaffung eines globalen Flussbeobachtungssystems.

Bis vor kurzem war unser Verständnis des globalen Kohlenstoffkreislaufs weitgehend auf die Weltmeere und terrestrischen Ökosysteme beschränkt. Tom Battin, Leiter des River Ecosystems Laboratory (RIVER) der EPFL, hat nun ein neues Licht auf die Schlüsselrolle geworfen, die Flussnetzwerke in unserer sich verändernden Welt spielen. Diese Ergebnisse sind in einem Übersichtsartikel zusammengefasst, der von in Auftrag gegeben und in veröffentlicht wurde Natur.

Battin, ordentlicher Professor an der Fakultät für Architektur, Bau- und Umweltingenieurwesen (ENAC) der EPFL, überzeugte ein Dutzend Experten auf diesem Gebiet, an dem Artikel mitzuarbeiten. Zum ersten Mal kombiniert ihre Forschung die neuesten Daten, um die entscheidende Bedeutung von Flussökosystemen für globale Kohlenstoffflüsse zu demonstrieren – unter Einbeziehung von Land, Atmosphäre und Ozeanen.

Berechnung von Kohlenstoffflüssen

In ihrem Artikel beleuchten die Autoren die Rolle des globalen Flussökosystemstoffwechsels. „Flussökosysteme haben einen viel komplexeren Stoffwechsel als der menschliche Körper“, erklärt Battin. „Sie produzieren sowohl Sauerstoff als auch CO2 durch die kombinierte Wirkung von mikrobieller Atmung und pflanzlicher Photosynthese. Es ist wichtig, die zugrunde liegenden Mechanismen vollständig zu verstehen, damit wir die Auswirkungen des Ökosystemstoffwechsels auf Kohlenstoffflüsse bewerten und quantifizieren können.“

Pierre Regnier, Professor an der Université Libre de Bruxelles (ULB) und einer der beitragenden Autoren, fügt hinzu: „Das Verständnis des Stoffwechsels von Flussökosystemen ist ein wesentlicher erster Schritt zur besseren Messung des Kohlenstoffkreislaufs, da dieser Stoffwechsel den Austausch von Sauerstoff und Treibhausgasen bestimmt mit der Luft. Wissenschaftler verfügen bereits über aktuelle aggregierte Schätzungen für Seen, Küstenumgebungen und die offenen Ozeane. Unsere Forschung fügt dem Puzzle das fehlende Teil hinzu und ebnet den Weg zu einem umfassenden, integrierten, quantifizierten Bild dieses Schlüsselprozesses für unseren „blauen Planeten“. .‘“ Die Forscher gelangten zu ihren Ergebnissen, indem sie globale Daten über die Atmung von Flussökosystemen und die Photosynthese von Pflanzen zusammenstellten.

Ihre Ergebnisse weisen auf eine klare Verbindung zwischen dem Stoffwechsel von Flussökosystemen und dem globalen Kohlenstoffkreislauf hin. Während das Wasser zu den Ozeanen geleitet wird, verbraucht der Metabolismus von Flussökosystemen organischen Kohlenstoff aus terrestrischen Ökosystemen, wodurch CO2 entsteht, das in die Atmosphäre abgegeben wird. Restlicher organischer Kohlenstoff, der nicht verstoffwechselt wird, gelangt zusammen mit CO2, das nicht in die Atmosphäre emittiert wird, in die Ozeane. Diese Kohlenstoffeinträge aus Flüssen können die Biogeochemie der Küstengewässer beeinflussen.

Battin und seine Kollegen diskutieren auch, wie globale Veränderungen, insbesondere Klimawandel, Urbanisierung, Landnutzungsänderungen und Flussregulierung, einschließlich Staudämme, den Metabolismus von Flussökosystemen und die damit verbundenen Treibhausgasflüsse beeinflussen. Beispielsweise erhalten Flüsse, die landwirtschaftliche Flächen entwässern, riesige Mengen an Stickstoff aus Düngemitteln. Erhöhte Stickstoffkonzentrationen, gepaart mit steigenden Temperaturen aufgrund der globalen Erwärmung, können Eutrophierung verursachen – ein Prozess, der zur Bildung von Algenblüten führt. Wenn diese Algen absterben, regen sie die Produktion von Methan und Lachgas an, Treibhausgase, die noch stärker sind als CO2. Staudämme können auch die Eutrophierung verschlimmern, was möglicherweise zu noch höheren Treibhausgasemissionen führt.

Ein neues Flussbeobachtungssystem

Die Autoren schließen ihren Artikel, indem sie die Notwendigkeit eines globalen Flussbeobachtungssystems (RIOS) unterstreichen, um die Rolle der Flüsse für den globalen Kohlenstoffkreislauf besser zu quantifizieren und vorherzusagen. RIOS wird Daten von Sensornetzwerken in den Flüssen und Satellitenbilder mit mathematischen Modellen integrieren, um nahezu in Echtzeit Kohlenstoffflüsse im Zusammenhang mit dem Metabolismus des Flussökosystems zu generieren.

„Dabei würde RIOS als Diagnosewerkzeug dienen, das es uns ermöglicht, den Puls von Flussökosystemen zu fühlen und auf menschliche Störungen zu reagieren“, sagt Battin. „Flussnetzwerke sind vergleichbar mit unseren Gefäßsystemen, die wir zu Gesundheitszwecken überwachen. Es ist jetzt an der Zeit, die Gesundheit der Flussnetzwerke der Welt zu überwachen.“ Die Botschaft könnte nicht klarer sein.