Sensoren tonen verrassende daling van methaanemissies na overstromingen in kustmoerassen
Onderzoek naar water- en bodemecosystemen in Ottawa National Wildlife Refuge
Onderzoekers van de Universiteit van Toledo hebben in juni een week door de bossen en wetlands van het Ottawa National Wildlife Refuge gezworven. Hun missie? Een gebied van ongeveer 16 hectare uitrusten met bijna 300 sensoren die continu verschillende metingen met betrekking tot de bodem, water en planten monitoren, waaronder de sapstroom door bomen.
“Denk aan het als een patiënt op de intensive care,” zei Dr. Michael Weintraub, een bodemecoloog en professor aan de faculteit Milieuwetenschappen. “We proberen zoveel mogelijk informatie te verzamelen.”
Deze nieuwste infrastructuurinstallatie bevordert het werk van een grootschalig samenwerkingsproject, bekend als Coastal Observations, Mechanisms and Predictions Across Systems and Scales: Field Measurements and Experiments (COMPASS-FME), dat zich richt op het begrijpen van hoe kustomgevingen reageren op overstromingen. Het doel is om modellen te verbeteren die voorspellen hoe kustecosystemen functioneren onder veranderende waterstanden.
De toevoeging van deze sensoren markeert een verschuiving van observatie naar experimentatie: Na meer dan drie jaar het monitoren van drie locaties in het noordwesten van Ohio, zijn onderzoekers nu bezig met het voorbereiden van een gecontroleerde overstroming op een van deze locaties in samenwerking met het Ottawa National Wildlife Refuge.
“Om de effecten van overstromingen te begrijpen, helpt het om enkele overstromingen te hebben,” zei Weintraub, een co-hoofdonderzoeker van COMPASS-FME. “Het kan een uitdaging zijn om te wachten tot ze zich voordoen. In plaats van alleen op natuurlijke gebeurtenissen te vertrouwen, creëren we de mogelijkheid om gecontroleerde overstromingen in een van onze monitoringlocaties in te voeren. Dit geeft ons de controle over de timing, duur en omvang van het overstromingsevenement, zaken waar we geen controle over hebben bij natuurlijke gebeurtenissen.”
De onderzoekers van UToledo en hun collega’s in het hele land hebben sinds de lancering van COMPASS-FME hun observaties met betrekking tot vegetatie, bodem en hydrologie gedeeld in talrijke peer-reviewed onderzoeksartikelen, waarbij ze soms de conventionele wijsheid over kustecosystemen uitdagen.
Dr. Inke Forbrich, een andere co-onderzoeker en assistent-professor aan de faculteit Milieuwetenschappen van UToledo, onderzoekt de impact van overstromingen op de emissies van het krachtige broeikasgas methaan. Zij en Dr. Angela Che Ing Tang, een onderzoekassistent-professor in Forbrichs groep, hebben recentelijk onderzoek geleid dat een onverwacht resultaat opleverde. In het tijdschrift Global Change Biology werd gerapporteerd dat hoge waterstanden en de daaruit voortvloeiende verschuivingen in vegetatie daadwerkelijk de methaanemissies langs laaggelegen kustwetlands bij Old Woman Creek verminderden.
“We hebben twee mechanismen geïdentificeerd die hierbij betrokken zijn,” zei Forbrich. “Ten eerste verschillen planten in hun vermogen om methaan te transporteren, wat belangrijk is om te overwegen wanneer de soorten samenstelling verandert. Bovendien hebben we ontdekt dat een grote hoeveelheid methaan effectief kan worden geconsumeerd in stilstaand water. Hoe dieper de waterkolom, hoe meer methaan er wordt verwijderd.”
Dr. Kennedy Doro, een andere co-onderzoeker en associate professor aan de faculteit Milieuwetenschappen van UToledo, brengt expertise in geofysica en bodemhydrologie naar het project. Het is belangrijk om te bestuderen hoe water zich onder het bodemoppervlak beweegt, omdat dit deels bepaalt hoe bodems reageren op overstromingen en of ze voldoende zuurstof hebben om planten te ondersteunen, wat mogelijk resulteert in “spookbossen” van dode en stervende bomen.
Echter, de reacties van de bodem op overstromingen kunnen complexer zijn dan oorspronkelijk gedacht. “We dachten dat we naar klei boven op de ondergrondse rots zouden kijken, wat weinig grondwaterbeweging toelaat,” zei Doro. “Maar een van de interessante dingen die we hebben gevonden, is dat de bodems in dit ecosysteem heterogeen zijn en dat de waterbeweging binnenin soms tegen onze aannames ingaat.”
De observatie en analyse van de onderzoekers zal doorgaan terwijl ze zich voorbereiden op het grootschalige veldexperiment dat ze verwachten in de zomer van 2027 te starten. De opzet voor de experimentele overstroming is een intensief en jarenlang proces, waarbij onderzoekers eerst een pomp moeten installeren die het boswetland snel kan overstromen, dat is ingedijkt om water vast te houden. Ze moeten ook de stroom- en communicatiestructuur opbouwen om de apparatuur te ondersteunen die ze deze zomer zijn begonnen te installeren met de hulp van samenwerkende onderzoekers uit het hele land.
Weintraub zei dat ze uitkijken naar de voortzetting van hun werk. “Dit is een van de grootste kustonderzoeksprojecten in de geschiedenis van de Verenigde Staten,” zei hij. “We hebben al veel geleerd en we weten dat we in deze volgende fase nog veel meer zullen leren.”
