Lars Tranvik vistas gärna i skog och mark, men där många nog skulle dras till de vackra vyerna eller ett lockande svampställe så betraktar han sin omgivning med forskarens blick för naturens dolda processer.

– Visst ser jag också allt det vackra, men om en trädstam ligger och ruttnar, vem tänker på att det blir koldioxid? När jag ser en vattenyta så tänker jag på att där avges metan och om jag passerar en myr med massa torv så ser jag en stor kolsänka.

Det finns en berikande dimension att upptäcka för den naturintresserade allmänheten, ett biogeokemiskt perspektiv som är närvarande i Lars Tranviks egen forskning. Som professor i limnologi vid Uppsala universitet forskar han om inlandsvattnens ekologi och mycket handlar om mikroorganismernas roll i sjöar och vattensystem. Han har tidigare visat att världens sjöar och vattendrag utgör stora källor till koldioxid och metan i atmosfären, men även är viktiga globala kolsänkor.

Projekt i sjön Erken

Ett exempel är ett tvärvetenskapligt projekt finansierat av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse med inriktning på hur sjöarnas kolomsättning ser ut. Där har forskarna i ett mellanting mellan fältstudier och kontrollerade experiment sänkt ner ett tjugotal dammar, så kallade mesokosmsystem, i sjön Erken nära Norrtälje. Volymen på dammarna var cirka en kubikmeter och de innehöll allt från lösta organiska föreningar till bakterier och fisk.

– Där låg vårt fokus på det lösta organiska materialet, alltså det som gör sjövattnet brunt, och hur det rinner in från land och påverkar ekosystemet.

Projektet har avsatt nya spännande resultat om hur växthusgaserna koldioxid och metan samspelar till en växthusgaseffekt som slår på delvis olika sätt.

– Vi kan se hur koldioxid och metan samverkar längs gradienter som ett resultat av den mikrobiella aktiviteten i vattnet och sedimentet. Om gaserna skapar en övermättnad i vattnet så går de upp i atmosfären och då kan vi även mäta de flödena.

Men en stor del av det organiska materialet blir också fast i sedimentet och skapar en kolsänka under lång tid, i vissa fall tusentals år.

– Det ligger kvar ända tills det blir avskrapat under nästa istid.

En universell teori

Som Wallenberg Scholar vill nu Lars Tranvik gå ett steg vidare och ta reda på hur stabilt det organiska materialet är genom att testa hypoteser från olika forskningsfält. En central fråga är hur mycket av det organiska materialet som stannar kvar i ekosystemen och hur mycket som mineraliseras till koldioxid, och vad som styr denna balans. Idag ges olika svar beroende på vem man frågar.

–När man talar med folk som jobbar med marksystem eller sjöar eller havsmiljöer så dominerar helt olika teorier. Men min vision är att det måste gå att skapa en universell teori för hur organiskt material bryts ner.

För markforskarna är det numera yttre faktorer som bestämmer hur mycket kol som ligger kvar i marken. Till exempel kan det handla om hur materialet fastnar på olika mineralytor eller att det påverkas av hur blött det är i marken.

– De som jobbar med organiskt material i sjöar och hav tenderar däremot att tänka tvärtom. För dem handlar det främst om de inneboende egenskaperna i de organiska molekylerna.

Lars Tranvik menar att de spretiga teorierna beror på att många forskare har låst sig vid sina förutfattade spår och att kommunikationen mellan dem är bristfällig. Han tror på att förena kunskap från de olika fälten för att komma närmare en generell teori.

– Jag hoppas att det ska bli fruktbart att låta forskare med bakgrund från olika ämnen mötas i ett gemensamt projekt.

”Det är jättekul med utnämningen till Wallenberg Scholar. Det ger en långsiktighet och ett svängrum som gynnar nyfikenhetsdriven forskning och i mitt fall med stark relevans för de globala ekosystemen och hur de förändras."

Studier i laboratoriet ska nu förhoppningsvis bit för bit klarlägga olika processer, till exempel hur det organiska materialet skyddas genom att fästa vid lerpartiklar, hur nedbrytningen kan ändras i takt med materialets ålder och betydelsen av mångfald och egenskaper både i det döda materialet och hos mikroorganismerna.

– Det kan förstås vara så att vissa faktorer överväger i vatten och andra i mark, men då går det också att beskriva orsakerna till det mer i detalj.

Prover ska hämtas från vitt skilda miljöer, allt från djuphav till permafrost.

– Här blir den analytiska kemin en stor utmaning eftersom vi vill kunna göra jämförbara studier inom helt olika miljöer.

Vill bidra till FN:s klimatmodeller

Bygget av en övergripande teori har ett värde i sig, menar Lars Tranvik, men resultaten kan också i förlängningen ge en ny och bättre förståelse av jordens klimat. En klarare bild av kolkretsloppet har relevans för klimatet.

– Det blir möjligt att säga något mer om kolbalansen i biosfären och flöden och lager av kol.

En vision är att forskningen ska komma till nytta när FN:s klimatpanel IPCC gör de stora globala modellerna.

– Det vore spännande att kunna bidra till en mer avancerad bild av kolets kretslopp. Även om vår forskning är grundforskning så tangerar vi gränsen till klimatsystemet och en av vår tids mest brännande frågor.

Text Nils Johan Tjärnlund
Bild Magnus Bergströ