Es könnte Milliarden flacher Seen und Teiche auf der Erde geben, doch der Mangel an Kartierungssystemen macht es schwierig zu wissen, wie viele es tatsächlich gibt. Zusammen emittieren sie erhebliche Mengen an Treibhausgasen in die Atmosphäre, die Emissionen dieser Systeme variieren jedoch erheblich und sind nicht genau verstanden.
Jetzt misst eine neue Studie die Methan- und Kohlendioxidemissionen von 30 kleinen Seen und Teichen (ein Hektar oder weniger) in gemäßigten Gebieten Europas und Nordamerikas und zeigt, dass die kleinsten und flachsten Gewässer im Laufe der Zeit die größte Variabilität aufweisen.
Das Papier markiert einen wichtigen Schritt zur Kalibrierung von Klimamodellen, damit sie Emissionen aus Binnengewässern besser vorhersagen können, und weist auf die Notwendigkeit hin, kleine Gewässer genauer zu untersuchen.
„Diese Studie hilft, sowohl die Treiber der Treibhausgaskonzentrationen zu verstehen als auch, was noch wichtiger ist, was dazu führt, dass die Konzentrationen einiger Teiche schwanken“, sagte Meredith Holgerson, Assistenzprofessorin für Ökologie und Evolutionsbiologie am College of Agriculture and Life Sciences und leitende Autorin von die Studium.
„Das Papier weist auf Muster in einem breiten geografischen Bereich hin, sodass wir tatsächlich hineingehen und vorhersagen können, welche Gewässer variieren und am variabelsten sein werden, und es bestätigt, dass wir häufig hinausgehen und Proben nehmen müssen“, sagte Nicholas Ray , ein Postdoktorand in Holgersons Labor und Erstautor der Arbeit „Spatial and Temporal Variability in Summertime Dissolved Carbon Dioxide and Methane in Temperate Ponds and Shallow Lakes“, die am 18. Mai online in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Limnologie und Ozeanographie.
Holgerson und Kollegen haben zuvor geschätzt, dass flache Seen und Teiche 5 % der weltweiten Methanemissionen in die Atmosphäre ausmachen könnten. Aber ohne genaue Messungen in vielen Gewässern, sagten sie, könnte die tatsächliche Zahl nur die Hälfte oder sogar das Doppelte dieses Prozentsatzes betragen.
Während einige kleine Seen und Teiche Treibhausgase in konstanten, vorhersehbaren Mengen ausstoßen, schwanken andere stark. Manche Teiche emittieren große Mengen, andere nur sehr wenig. Das Verständnis dieser Dynamik ist wichtig, da Kohlendioxid und Methan als Treibhausgase in der Atmosphäre wirken, wobei Methan 25-mal stärker Wärme speichert als Kohlendioxid.
Zunächst entwarfen Holgerson und Mitarbeiter des Global Lake Ecological Observatory Network die Studie und gingen dann innerhalb des Netzwerks weiter hinaus. Probenahmematerialien wurden per Post an 16 Co-Autoren der Studie in ganz Europa und Nordamerika verschickt, die dann Gasproben aus insgesamt 30 kleinen und flachen Teichen und Seen sammelten und analysierten.
Jedes Gewässer wurde in den Sommern 2018 und 2019 dreimal an drei Standorten beprobt, darunter am tiefsten Punkt und dann an zwei Standorten an gegenüberliegenden Enden (jedoch nicht zu nahe am Ufer).
„Ein wichtiges Ergebnis, das wir herausgefunden haben, war, dass die Emissionen wahrscheinlich umso höher sind, je kleiner das System im Hinblick auf die Oberfläche ist“, sagte Ray.
Für Kohlendioxid waren die Proben in allen Teilen des Gewässers konsistent, was zeigte, dass die Forscher wahrscheinlich nur eine Probe an einem Ort sammeln mussten, um eine genaue Vorhersage des gesamten Gewässers zu erhalten. Für Methan hingegen waren Proben von mehreren Standorten erforderlich, um eine genaue Messung zu erhalten. Auch bei Methan waren flachere Systeme variabler, was darauf hindeutet, dass die Schichtung der Wassersäule in tieferem Wasser verhindern könnte, dass Gase an die Oberfläche aufsteigen.
In ähnlicher Weise lieferte eine einzige Probe im Sommer einen einigermaßen genauen Kohlendioxidwert für den gesamten Sommer, eine genaue durchschnittliche Methanemissionsrate erforderte jedoch mehrere Probenahmen im Laufe des Sommers.
Bei Kohlendioxid spielte die Menge an Pflanzen im Wasser eine große Rolle für die zeitliche Variabilität. Bei Methan war die Variabilität eher von der Wassertiefe abhängig und hängt wahrscheinlich mit der Schichtung in der Wassersäule zusammen.
Die Studie legt unter anderem den Grundstein für eine Klimaschutzstrategie des Staates New York, um mehr Teiche zu bauen, um Landwirten dabei zu helfen, besser mit Dürren umzugehen.
„Wir arbeiten daran herauszufinden, wie Teiche gebaut werden können oder ob es einfache Managementstrategien gibt, die Menschen anwenden können, um Emissionen zu minimieren“, sagte Ray.
Mehr Informationen:
Nicholas E. Ray et al., Räumliche und zeitliche Variabilität im Sommer gelöstes Kohlendioxid und Methan in gemäßigten Teichen und flachen Seen, Limnologie und Ozeanographie (2023). DOI: 10.1002/lno.12362