Sjöarnas strandområden har länge varit svåra att utforska och därför ofta hamnat utanför beräkningarna för kolbalansen. Nu tar forskare bland annat drönare till hjälp för att kartlägga strandområdena. De modeller som tas fram kan bidra till en helt ny förståelse för sjöarnas roll vid lagring av kol och utsläpp av växthusgaser.
Projektanslag 2024
”Connecting the shore to the lake: towards revised carbon and greenhouse gas budgets of lake and land ecosystems (RELITORATE)”
Huvudsökande:
Professor Sebastian Sobek
Medsökande:
Linköpings universitet
David Bastviken
Lärosäte:
Uppsala universitet
När sommaren närmar sig vaknar vattenväxterna längs sjöarnas stränder till liv. I de grunda, näringsrika bottnarna börjar det bli full aktivitet, och då vill även forskarna vara på plats.
– Vi gör mätningar i fält under olika årstider, bland annat när växtligheten längs strandzonen tar fart, säger Sebastian Sobek, professor i limnologi vid Uppsala universitet.
Tillsammans med David Bastviken vid Linköpings universitet leder Sobek ett forskningsprojekt som tar ett nytt grepp om området där land möter sjö. På fackspråk kallas gränsen litoralzonen, en vanlig naturtyp i ett sjörikt land som Sverige.
Strandområden är svårforcerade och har därför ofta hamnat utanför forskarnas mätprogram. I ett tätt vassbälte tar man sig knappt fram med båt. Från land sjunker man lätt ner i mjuka sediment. Växterna kan vara flera meter höga, eller växa helt under vattenytan med kraftiga rötter i bottnen.
– Jag har studerat de här processerna ända sedan jag började forska. Men jag har ofta hoppat över strandzonerna, just för att de är så röriga och svåra att arbeta i, säger Sobek.
Kol som lagras och släpps ut
I projektet kopplar forskarna ihop fältmätningar med fjärranalys och modellering. De ska mäta förekomsten av koldioxid, metan och lustgas, undersöka hur mycket kol som lagras i sedimenten och kartlägga hur stora strandzonerna är.
Strandväxter tar upp koldioxid ur luften när de växer. När växtmaterialet bryts ned kan kolet återvända till atmosfären som koldioxid, eller som metan om det är en syrefattig miljö. Metan är en betydligt starkare växthusgas än koldioxid. Samtidigt begravs en del av kolet i bottenslammet och kan lagras under lång tid.
Därför kan strandzonen både fungera som källa till växthusgaser och som kolsänka, det vill säga lagra mer kol än den släpper ut. Den balansen vill Sobek och hans kollegor förstå bättre.
För att komma åt sedimenten i tätbevuxna strandzoner har forskarna utvecklat en särskild provtagare med en skärande klinga. Vintertid har den använts i Erken norr om Norrtälje, då isen gjort det möjligt att nå platser som annars är svåra att undersöka.
– Tidigare satte rötterna ofta stopp för provtagningen. Nu kan vi ta systematiska prover i miljöer som är mycket svåra att komma åt.
Sedimenten ger ett annat tidsperspektiv än gasmätningar. Gasutbytet kan ändras från vecka till vecka. I juni, när växterna frodas, kan upptaget av koldioxid vara stort. Mot sensommaren och hösten avtar tillväxten, växtdelar bryts ned och metanbildningen kan öka. Bottenslammet byggs däremot upp år efter år och bär spår av processer som pågått under lång tid.
Två sjöar och två miljöer
Två helt olika sjöar står i centrum för projektet. Erken är en klar och relativt stor sjö där Uppsala universitet har haft en fältstation sedan 1940-talet. Befintliga mätserier från det öppna vattnet är en stor tillgång och forskarna kan i stället lägga mer kraft på den mindre undersökta strandzonen.
Den andra sjön är Erssjön nära Trollhättan, en liten sjö med mörkt, humusrikt vatten från omgivande torvmarker. Där når ljuset inte lika djupt, vilket påverkar växternas livsvillkor.
– Genom att jämföra två så olika sjöar kan vi förstå vilka processer som är generella och vilka som beror på sjöns egna förutsättningar, säger Sebastian Sobek.
Forskarna använder bland annat satellitbilder och drönarteknik. Tidigare har gasutbyte ofta mätts med kammare eller säckar som placeras över växter eller vattenytor, vilket är besvärligt.
– Med drönare kan vi mäta växthusgaser utan att behöva ta oss in mitt i vegetationen. Vi kan ställa frågor som tidigare var mycket svåra att besvara.
Sjöarnas roll för klimatet
Forskningen kan på sikt få betydelse för vår bild av sjöarnas roll för klimatet. I en studie i tidskriften Nature Geoscience har Sobek och kollegor redan lyft fram att sjöarnas globala kolbudget kan förändras betydligt om även strandzonerna räknas med. Sjöar som man trodde var en nettokälla till kol kan i stället visa sig vara en kolsänka.
Men beräkningarna byggde på begränsade data. Det aktuella projektet ska ge mer systematiska mätningar. Det betyder inte att de nya resultaten utan vidare kan integreras i de stora klimatmodellerna.
– De stora modellerna arbetar på skalor om tiotals kilometer, medan vi studerar processer på lokal nivå, säger Sobek.
Målet är i stället att bygga och testa modeller för olika sjötyper och därifrån stegvis skala upp kunskapen.
– Globalt uppskattas sjöarnas stränder sträcka sig över sju miljoner kilometer, vilket är fyra gånger längre än världshavens kust. Därmed skulle effekten på klimatet kunna vara stor.
Den artrika strandzonen är samtidigt viktig för den biologiska mångfalden. Många fiskar använder grunda växtområden som lek- och uppväxtplatser.
– Stämmer våra preliminära beräkningar kan strandzonen också spela en större roll för klimatet än vi tidigare har trott genom att ha en kylande effekt. Och det är precis det vi nu måste mäta ordentligt, säger Sebastian Sobek.
Text Nils Johan Tjärnlund
Bild Magnus Bergström
