Ansökan: Nedbrytning av naturligt organiskt material: kemisk diversitet och reaktivitet

Tidsperiod:

1 januari 2011 – 31 december 2013

Projektledare:

Lars Tranvik

Projektdeltagare:

Thorsten Dittmar, Birgit Koehler

Finansiär:

Vetenskapsrådet

Bidragstyp:

Projektbidrag

Budget:

3 400 000 SEK

Varje liter vatten i våra sjöar och vattendrag innehåller några milligram löst organiskt kol (dissolved organic carbon, DOC), som till största delen har sitt ursprung i växter, jord och våtmarker i avrinningsområdet. I vattnet bearbetas det av bakterier och utsätts för solljus. Det bryts då ned och förändras genom mikrobiologiska och fotokemiska processer. En del bryts ner till koldioxid och metan som sedan lämnar vattnet upp i atmosfären (kolkälla), en del bildar partiklar som stannar kvar i sedimenten (kolfälla), och en del transporteras nedströms till havet. På senare år har det visat sig att inlandsvattnen är en viktig del i det globala kolkretsloppet. Exempelvis utgör sedimenten i världens sjöar och dammar en kolfälla av större omfattning än oceanernas sediment, och den mängd koldioxid som årligen beräknas lämna inlandsvattnet är av samma storleksordning som oceanernas samlade koldioxidupptag. Inlandsvattnen är alltså, trots att de bara täcker 3% av kontinenternas yta, en viktig komponent i kolets storskaliga omsättning, och DOC spelar en central roll. DOC utgör en mycket komplex samling av olika kemiska komponenter, som är svår att analysera. Trots att DOC är en gradient, ett ?continuum? av föreningar som bryts ned olika fort (har olika reaktivitet), så betraktas det oftast som en homogen ?black box?, vilket försvårar förutsägelser av hur det bryts ner under olika förhållanden och tidsskalor. I det här projektet kommer vi att undersöka den övergripande regleringen av DOC med hjälp av nya matematiska modeller, som tar hänsyn till det continuum i reaktivitet som de olika föreningarna i DOC representerar. Med hjälp av dessa modeller kommer vi att kunna simulera hur DOC bryts ned under inverkan av både mikrobiell och fotokemisk nedbrytning, i de tids- och rumsskalor som är relevanta i naturliga sjöar och avrinningsområden. Vi kommer också att direkt studera den kemiska mångfalden i DOC (kemodiversitet) och hur den styr och styrs av nedbrytningsprocesser. Detta möjliggörs genom att vi har tillgång till en av världens för ändamålet främsta instrument, en avancerad mass-spektrometer i Tyskland. Därmed kommer vi att kunna utröna bland annat faktorer som begränsar nedbrytbarheten. Vi kommer också att belysa i vilken grad det organiska materialets kemodiversitet är kopplad till de nedbrytande mikroorganismernas biodiversitet, dvs i vilken grad nedbrytningen av DOC med hög kemisk diversitet begränsas av mikroorganismernas mångfald.