Minskande snötäcke ökar utsläppen av metan från frusna sjöar

2019-01-24

Snön avlägsnades och vattenprover togs under isen i en veckas tid. Foto/bild: Sarahi Garcia

Nya, oförutsedda effekter av klimatförändringarna uppdagas ständigt. En ny studie från Uppsala universitet och SLU visar att ett minskat snötäcke på frusna sjöar kan hämma de bakterier som bryter ned metan i vattnet, och därigenom öka nettoproduktionen av denna kraftfulla växthusgas.

I klimatdebatten sätts ofta stor tilltro till skogarnas kapacitet som kolsänkor i det norra barrskogsbältet. En viktig och ibland förbisedd faktor i detta hänseende är den roll skogarnas många insjöar spelar. En stor del av skogarnas kolcirkulation passerar genom dessa sjöar, och ansenliga mängder kol avges som koldioxid till atmosfären. Detsamma gäller andra växthusgaser. Sjöarna producerar exempelvis också metan – stundtals i mycket rikliga mängder, vilket har uppmärksammats i media i vinter.

Mycket av denna metan når dock inte atmosfären, eftersom den förbrukas av så kallade metanotrofiska (”metan-ätande”) bakterier i vattnet. Sjöns mikrobiella liv har alltså en stor betydelse för dess nettoproduktion av växthusgaser.

På våra nordliga breddgrader har vintern en avgörande inverkan på denna process. Dels förhindrar istäcket effektivt själva avdunstningen till atmosfären, och dels påverkar snötäcket såväl temperaturen som ljuset i vattnet. Detta är i sin tur avgörande för vattnets fotosyntetiska processer, vilka uteslutande drivs av alger, och därigenom för syreberoende mikroorganismer.

De pågående klimatförändringarna kommer att påverka detta förhållande i nordliga insjöar. Dels har det tidigare rapporterats att högre vattentemperaturer orsakar högre metangasproduktion. Dessutom kommer snötäcket troligtvis att smälta tidigare, vilket kommer att göra att frusna sjöar under längre tid utsätts för direkt solljus.

Studien gjordes av Sarahi Garcia och Anna Szekely från Uppsala universitet, och Sari Peura från SLU.
Foto: Sarahi Garcia

En ny studie visar att frusna sjöar utan snö har färre metanotrofiska bakterier och följaktligen också konsumerar mindre metan, vilket istället kan frigöras till atmosfären när isen smälter. Studien har utförts av forskare från Uppsala universitet och institutionen för skoglig mykologi och växtpatologi vid SLU.

– Vi studerade vattnet i en frusen, snötäckt sjö i norra Jämtland under en veckas tid. Sedan avlägsnade vi snön och gjorde samma experiment i ytterligare en vecka, säger Sari. Vår hypotes var att det ökade ljusinsläppet skulle ge mer aktiva alger och därför mer syrerikt vatten, vilket i sin tur borde stimulera mikrobsamhället och ge en ökad nedbrytning av metan, jämfört med i snötäckta sjöar, säger Sari Peura vid SLU, som lett projektet.

Men det visade sig alltså att hypotesen inte stämde; visserligen ökade mängden klorofyll i proportion till hur mycket ljusinsläppet ökade, men det ledde inte till en ökad metanotrofisk aktivitet. Tvärtom ökade mängden metan i vattnet, och mängden metanotrofiska bakterier minskade.

– Vi vet inte exakt vad detta beror på ännu, säger Sari. Vi antog att hela mikrobsamhället skulle gynnas av syretillgången, men så blev det inte. Vår nya hypotes är att algerna som aktiverats av ljusinsläppet även producerar och utsöndrar vissa ämnen som gynnar andra bakterier än metanotroferna. Detta stöds också av att vi kunde se en ökning av sådana bakterier.

Tanken är att dessa bakterier konkurrerar ut de långsamt växande metanotroferna, vilket minskar nedbrytningen av metan. En annan förklaring skulle kunna vara att den ökade algaktiviteten orsakat fosfatbrist i vattnet, vilket tidigare rapporterats som en begränsning för metanotrofer.

– Det är dock viktigt att inse begränsningarna i just denna studie, avslutar Sari. Försöket pågick bara över två veckor. Det visar tydligt att en minskning av snötäcket på frusna sjöar kan öka metankoncentrationen i sjön, vilket i sin tur kan leda till en ökad metanavgång till atmosfären när isen smälter och därmed bidra till växthuseffekten. För att studera detta förlopp över en längre tid krävs dock en ny studie. Vi avser nu söka anslag för en sådan fortsättning.

Studien gjordes av Sarahi Garcia och Anna Szekely från Uppsala universitet, och Sari Peura från SLU.

---

Artikel:

Garcia SL, Szekely AJ, Bergvall C, Schattenhofer M, Peura S. 2019. Decreased snow cover stimulates under-ice primary producers but impairs methanotrophic capacity. mSphere 4:e00626-18. https://doi.org/10.1128/mSphere.00626-18.

Anneli Waara

Nyheter från institutionen för ekologi och genetik