Нове дослідження показало, що підземні води, які розвантажуються безпосередньо на поверхню вздовж берегів струмків, можуть бути значним неврахованим джерелом викидів парникових газів в атмосферу, змінюючи традиційне розуміння шляхів вуглецевого та азотного циклів у річкових екосистемах.
Вчені давно визнають важливу роль струмків та річок у викидах парникових газів в атмосферу. Традиційні моделі передбачають, що гази з підземних вод спочатку змішуються з річковою водою перед потраплянням в атмосферу. Однак дослідження, опубліковане в Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, виявило, що значна частина цих газів може потрапляти в атмосферу напряму, оминаючи процес змішування з поверхневими водами.
Аліна Біссон та її колеги зосередили своє дослідження на трьох точках водозбору річки Фармінгтон у штатах Коннектикут і Массачусетс. Вони вивчали ділянки, де підземні води виходять вище рівня води під час типового літнього сезону стоку. Ця форма розвантаження підземних вод створює прямий шлях для виходу парникових газів в атмосферу.
Для визначення ділянок з розвантаженням підземних вод дослідники використовували інноваційний підхід. Вони застосували ручні тепловізійні інфрачервоні камери, які дозволили чітко ідентифікувати береги з ділянками відкритого витоку підземних вод і без них.
Значні відмінності в концентраціях парникових газів
Після виявлення ділянок з розвантаженням підземних вод, команда провела серію вимірювань. Вони визначили потоки парникових газів — вуглекислого газу (CO?), закису азоту (N?O) і метану (CH?), а також швидкість розвантаження підземних вод уздовж берегів. Додатково були відібрані зразки підземних вод для аналізу вмісту розчиненого органічного вуглецю, кисню та азоту.
Результати дослідження виявили суттєві відмінності між підземними та поверхневими водами. На одній з досліджуваних ділянок концентрація CO? у підземних водах перевищувала концентрацію в поверхневих у 1,4-19,2 рази. Ще більш вражаючою була різниця для N?O — концентрація в підземних водах була в 1,1-40,6 разів вищою, ніж у поверхневих.
Дослідження виявило цікаву особливість ділянок без просочування підземних вод. Такі ділянки діяли як поглиначі N?O, на відміну від зон з активним розвантаженням підземних вод, які були джерелами викидів. Викиди CO? і N?O у місцях розвантаження підземних вод були в 1,5 і 1,6 рази вищими відповідно, ніж у поверхневих водах.
Найважливішим відкриттям дослідження стало те, що в середньому 21% викидів з підземних вод потрапляли в атмосферу ще до змішування з поверхневими водами. Це означає, що існуючі моделі викидів з річкових систем можуть систематично недооцінювати загальний обсяг парникових газів.
Переосмислення моделей річкових екосистем
Дослідження Біссон та її колег демонструє необхідність переглянути традиційні моделі викидів парникових газів з річкових екосистем. Відкритий витік підземних вод уздовж берегів річок може становити значне, але досі недостатньо враховане джерело викидів парникових газів.
Автори підкреслюють, що для кращого розуміння потенційних викидів з річкових коридорів, особливо там, де спостерігається інтенсивне розвантаження підземних вод, необхідно провести додаткові дослідження. Це особливо важливо для точної оцінки загального внеску прісноводних екосистем у глобальний вуглецевий бюджет.
Це дослідження має важливі наслідки для моделювання кліматичних змін та розробки стратегій пом’якшення їхніх наслідків. Точніше врахування всіх джерел викидів парникових газів, включаючи такі “приховані” шляхи, як прямі викиди з підземних вод, є критично важливим для розуміння та прогнозування майбутніх кліматичних змін.
Майбутні дослідження можуть зосередитись на сезонних змінах цих викидів, впливі різних типів ґрунтів та підстилаючих порід, а також на взаємодії між якістю підземних вод і продукуванням парникових газів у різних гідрологічних умовах.