Dlaczego Jezioro Genewskie emituje tyle samo CO2 co miasto? Naukowcy rozwiązują zagadkę

Emisje CO₂ z Jeziora Genewskiego wynikają głównie z erozji skał, a nie z materii organicznej, co zmienia nasze rozumienie obiegu węgla w jeziorach.

W przeciwieństwie do oceanów, jeziora uwalniają do atmosfery znaczne ilości CO₂. Ale co powoduje tę różnicę i jakie mechanizmy ją napędzają? Po raz pierwszy naukowcy z UNIL sporządzili mapę całego obiegu węgla w Jeziorze Genewskim, opracowując model, który można teraz zastosować w przypadku wielu największych jezior świata.

• Wbrew wcześniejszym przekonaniom za znaczną ilość CO odpowiedzialna jest naturalna erozja skał₂ emisji z Jeziora Genewskiego i wielu dużych jezior na świecie.
• To badanie dostarcza brakującego elementu do zrozumienia obiegu węgla w jeziorach.
• Platforma jeziorna LéXPLORE w Szwajcarii odegrała ważną rolę w tym odkryciu o znaczeniu międzynarodowym.

Podobnie jak większość jezior na świecie, Jezioro Genewskie jest emitentem gazów cieplarnianych, w szczególności dwutlenku węgla (CO₂). Rocznie produkuje tyle samo CO₂ jak transport samochodowy miasta Lozanna (≃ ​​150 000 mieszkańców). Zjawisko to – produkcja CO₂ nad jeziorami – wiadomo od lat. Istnieje jednak powszechna debata na temat działających mechanizmów.

Tradycyjne teorie naukowe sugerują, że jezioro CO₂ Emisje wynikają głównie z napływu materii organicznej z otaczających gleb. Materiał ten, powstały w wyniku rozkładu resztek roślinnych i zwierzęcych, przedostaje się do jeziora wraz z opadami atmosferycznymi, gdzie zostaje rozłożony przez mikroorganizmy, co prowadzi do uwolnienia CO₂. Proces ten nazywany jest oddychaniem. Choć teoria ta wyjaśnia zachowanie niektórych jezior, nie ma ona zastosowania do Jeziora Genewskiego, do którego brzegów trafia bardzo mało materii organicznej. Teoretycznie roczny bilans węgla powinien być neutralny, z zimowym CO₂ produkcja (z rozkładu materii organicznej i mieszania wody) zrównoważona letnim CO₂ wchłanianie (przez glony fotosynteza). Dlaczego więc Jezioro Genewskie nadal emituje duże ilości CO?₂?

Zespół naukowców z UNIL właśnie rozszyfrował związane z tym mechanizmy. Większość emisji w rzeczywistości pochodzi z naturalnej erozji skał w dorzeczu jeziora w górnym biegu rzeki. Kiedy woda deszczowa uderza w skały, uwalnia jony wodorowęglanu i wapnia, które następnie przedostają się do jeziora.

Latem pod wpływem ciepła i rozwoju glonów, które zmieniają pH wody i działają jak katalizator, jony tworzą mikrocząsteczki wapienia. Nazywa się to wytrącaniem kalcytu. Ta reakcja chemiczna uwalnia CO₂nadając jezioru mlecznoniebiesko-zielony wygląd w ciepłych porach roku. Glony nadal pochłaniają CO₂ale to nie wystarczy, aby zrekompensować masową produkcję wynikającą z erozji skał. Dodatkowe emisje są zatem wynikiem procesu geologicznego, a nie tylko biologicznego, jak wcześniej sądzono.

Odkrycie to zostało opublikowane w Postęp nauki. „Nasze wyniki nie tylko wyjaśniają obieg węgla w Jeziorze Genewskim, ale także ujawniają uniwersalny proces, który ma zastosowanie w kilku największych jeziorach świata” – wyjaśnia Marie-Elodie Perga, profesor limnologii na Wydziale Nauk o Ziemi i Środowisku UNIL oraz współautorka badania. „Ta kwestia nie dawała mi spokoju od czasu napisania pracy magisterskiej” – wyjaśnia. „Korzystając z unikalnej na skalę światową infrastruktury naukowej – platformy LéXPLORE (patrz wstawka) – byliśmy w stanie obserwować, modelować i porównywać te procesy w bardzo dokładnej skali, dostarczając brakujący element tradycyjnego modelowania obiegu węgla”. Pływające laboratorium położone na Jeziorze Genewskim umożliwiło monitorowanie różnych parametrów związanych z obiegiem węgla w sposób ciągły i z dużą częstotliwością.

Właściwy sposób na walkę z globalnym ociepleniem

Oprócz czysto naukowego znaczenia tego odkrycia, te nowe dane mają kluczowe znaczenie w walce z globalnym ociepleniem.

„Co roku przeprowadza się oceny w celu zidentyfikowania emitentów (źródeł) i magazynów (pochłaniaczy) dwutlenku węgla na naszej planecie” – wyjaśnia Marie-Elodie Perga. „Bardzo ważna jest dogłębna wiedza o tym, jak CO₂ jest w naturalny sposób transportowany, magazynowany i przekształcany pomiędzy kontynentami, wodą i atmosferą. Tylko globalna wizja umożliwi nam podjęcie skutecznych działań w walce z globalnym ociepleniem.”

Platforma LéXPLORE

LéXPLORE to platforma naukowo-badawcza o wymiarach 10 m x 10 m zlokalizowana nad Jeziorem Genewskim w Szwajcarii, prawie 600 m od brzegu. Jest wyposażony w najnowocześniejsze oprzyrządowanie (109 czujników) i zapewnia ciągłe pomiary w dzień i w nocy, w każdych warunkach pogodowych.

LéXPLORE zrzesza pięć instytucji (EPFL, EAWAG, INRAE, UNIL, UNIGE) prowadzących najnowocześniejsze, multidyscyplinarne badania nad jeziorem i jego atmosferą. Wykorzystywany jest także jako obiekt szkoleniowo-dydaktyczny oraz jako narzędzie popularyzatorskie wśród ogółu społeczeństwa.

Odniesienie: „Opad kalcytu: zapomniany kawałek cyklu węgla w jeziorach” Gaëla Many, Nicolasa Escoffiera, Pascala Perolo, Fabiana Bärenbolda, Damiena Bouffarda i Marie-Elodie Perga, 30 października 2024 r., Postęp nauki.
DOI: 10.1126/sciadv.ado5924