В новой журнальной статье профессор EPFL Том Баттин рассматривает наше текущее понимание потоков углерода в речных сетях мира. Он демонстрирует их центральную роль в глобальном углеродном цикле и приводит доводы в пользу создания глобальной системы наблюдения за реками.

До недавнего времени наше понимание глобального углеродного цикла в основном ограничивалось Мировым океаном и наземными экосистемами. Том Баттин, возглавляющий лабораторию речных экосистем EPFL (RIVER), теперь пролил новый свет на ключевую роль, которую речные сети играют в нашем меняющемся мире. Эти выводы изложены в обзорной статье, подготовленной по заказу и опубликованной в журнале Nature.

Баттин, полный профессор Школы архитектуры, гражданского строительства и экологической инженерии (ENAC) EPFL, убедил десяток экспертов в этой области внести свой вклад в статью. Впервые в их исследовании объединены самые последние данные, демонстрирующие критическую важность речных экосистем для глобальных потоков углерода, объединяющих сушу, атмосферу и океаны.
Расчет потоков углерода

В своей статье авторы подчеркивают роль глобального метаболизма речных экосистем. "Речные экосистемы имеют гораздо более сложный метаболизм, чем человеческий организм", - объясняет Баттин. "Они производят как кислород, так и CO2 благодаря совместному действию микробного дыхания и фотосинтеза растений. Важно полностью понять основные механизмы, чтобы мы могли оценить и количественно определить влияние метаболизма экосистемы на потоки углерода".

Пьер Регнье, профессор Университета Либре де Брюссель (ULB) и один из авторов работы, добавляет: "Понимание метаболизма речных экосистем - это важный первый шаг к более точному измерению углеродного цикла, поскольку этот метаболизм определяет обмен кислорода и парниковых газов с воздухом. Ученые уже имеют последние совокупные оценки для озер, прибрежных сред и открытого океана. Наше исследование добавляет недостающий фрагмент к головоломке, прокладывая путь к всеобъемлющей, интегрированной, количественной картине этого ключевого процесса для нашей "голубой планеты"". Исследователи пришли к своим выводам, собрав глобальные данные о дыхании речных экосистем и фотосинтезе растений.

Их выводы указывают на четкую связь между метаболизмом речных экосистем и глобальным циклом углерода. Направляя воду в океаны, метаболизм речных экосистем потребляет органический углерод, полученный из наземных экосистем, что приводит к выбросу CO2 в атмосферу. Остаточный органический углерод, не подвергшийся метаболизму, попадает в океаны вместе с CO2, который не выбрасывается в атмосферу. Эти речные поступления углерода могут влиять на биогеохимию прибрежных вод.

Баттин и его коллеги также обсуждают, как глобальные изменения, особенно изменение климата, урбанизация, изменение землепользования и регулирование стока, включая плотины, влияют на метаболизм речных экосистем и связанные с этим потоки парниковых газов. Например, реки, дренирующие сельскохозяйственные угодья, получают огромное количество азота из удобрений. Повышенные концентрации азота в сочетании с повышением температуры в результате глобального потепления могут вызвать эвтрофикацию - процесс, который приводит к образованию цветения водорослей. Когда эти водоросли отмирают, они стимулируют производство метана и закиси азота - парниковых газов, которые еще более мощны, чем CO2. Плотины также могут усугубить эвтрофикацию, что потенциально может привести к еще большему выбросу парниковых газов.

В заключение своей статьи авторы подчеркивают необходимость создания глобальной системы наблюдения за реками (RIOS) для более точной количественной оценки и прогнозирования роли рек в глобальном углеродном цикле. RIOS будет объединять данные, полученные от сетей датчиков в реках и спутниковых снимков, с математическими моделями для получения потоков углерода, связанных с метаболизмом речных экосистем, в режиме, близком к реальному времени.

"Таким образом, RIOS будет служить диагностическим инструментом, позволяющим нам "взять пульс" речных экосистем и реагировать на антропогенные нарушения", - говорит Баттин. "Речные сети можно сравнить с нашими сосудистыми системами, которые мы контролируем для поддержания здоровья. Настало время следить за здоровьем речных сетей всего мира". Послание не может быть более ясным.