En ny studie visar hur både lokala landskapselement och storskaliga processer samverkar för att styra transporten och omvandlingen av organiskt och oorganiskt kol i vattendrag. Enligt Hjalmar Laudon, professor vid Sveriges lantbruksuniversitet som lett arbetet, kan resultaten ge bättre förståelse för vad som styr vattenkvaliteten och hur klimat- och miljöförändringar påverkar vattendragen.
Kol i vattendrag spelar en viktig roll för vattenkvaliteten, ekosystemens funktion och klimatet. Samtidigt varierar halterna kraftigt mellan olika platser och årstider, vilket gör det svårt att överblicka vad som styr kolets transport och omsättning i landskapet.
För att bättre förstå dessa variationer har forskare från bland annat Sveriges lantbruksuniversitet utvecklat modellen, eller ramverket, Variable Scale Domains (VSD). Modellen baseras på nära 40 års forskning från Krycklans avrinningsområde i Västerbotten.
Kombinerar två synsätt på hur vattenkvalitet och ekologiska processer styrs i vattendrag
VSD-modellen förenar två traditionella, men delvis motsatta, sätt att beskriva hur vattenkvalitet och ekologiska processer styrs i vattendrag.
– Vår tes bygger på två parallella synsätt som båda haft stor betydelse inom vattenforskningen. Det ena lyfter fram skalan på avrinningsområdet som avgörande för de flesta mönster i vattendrag, det andra att de lokala miljöerna uppströms, såsom skogar, myrar och sjöar, styr dynamik och koncentrationer av olika ämnen.
Det säger Hjalmar Laudon, professor och ansvarig för skogslandskapsbiogeokemi vid SLU i Umeå, och en av ett flertal nationella och internationella forskare bakom den nya studien.
VSD-modellen visar hur båda perspektiven behövs samtidigt för att förstå kolflöden i vattendrag.
– Vad vi visar är att både vattendragens storlek och lokala miljöer är viktiga, men att deras betydelse varierar beroende på de hydrologiska förutsättningarna.
Landskapets knutpunkter styr kolflödena
Modellen skiljer mellan processer som påverkar kolflöden gradvis längs hela vattensystemet och mer lokala miljöer som skapar tydliga avtryck på vattenkvaliteten. En del processer fungerar som en långsam bakgrundspåverkan som förändras stegvis från små bäckar till större älvar. Andra är kopplade till särskilda platser i landskapet, exempelvis våtmarker eller sjöar, där vattenkvaliteten kan förändras mer abrupt.
En viktig slutsats från studien är att vissa delar i landskapet fungerar som särskilt viktiga ”knutpunkter” för koltransporten. I de allra minsta vattendragen spelar till exempel den så kallade kantzonen en extra viktig roll.
– Övergångszonen mellan mark och vatten är av central betydelse i de minsta vattendragen då det är framför allt där som kol mobiliseras och transporteras ut i bäcken, säger Hjalmar Laudon.
I större vattendrag blir i stället kombinationen av uppströms miljöer viktigare.
– Då får faktorer som mängden myrmark, andelen sjöar och hur snabbt vattnet rinner större betydelse. I vissa områden kan även rullstensåsar bidra med stora mängder vatten med låga halter organiskt kol.
I ett och samma avrinningsområde kan dessutom källorna till kolet skifta över året. Under perioder med låga flöden kommer en större del av kolet ofta från våtmarker, medan skogsmarken kan få större betydelse när vattenflödena ökar.
Betydelse för vattenförvaltning
Studien lyfter också fram att klimatförändringar kan få stor betydelse för framtida kolflöden genom förändringar i hydrologin, det vill säga hur vatten rör sig genom landskapet. I studien pekas särskilt på förändringar i nederbörd, snösmältning, torka och översvämningar som faktorer som kan påverka både koltransport och vattenkvalitet.
– Just torka och översvämningar skulle jag lyfta fram som särskilt viktiga. Båda är väldigt tydligt kopplade till hydrologin, säger Hjalmar Laudon.
Sammantaget visar modellen att vattenkvalitet och kolflöden påverkas av både lokala miljöer och processer i större delar av avrinningsområdet, vilket understryker behovet av ett helhetsperspektiv vid vattenförvaltning.
Krycklan – Ett unikt forskningsområde
Grunden för modellen är mätdata från Krycklan, ett välstuderat avrinningsområde utanför Vindeln i Västerbotten där vattenflöden och vattenkemi har följts under flera decennier. Avrinningsområdet omfattar ett nätverk av bäckar, sjöar och delavrinningsområden där forskarna kunnat studera hur vatten och ämnen transporteras genom hela landskapet.
Enligt Hjalmar Laudon är det just den långsiktiga datainsamlingen som gjort det möjligt att se helheten vad gäller transporten och omvandlingen av kol i vattendrag.
– Genom att vi mätt nästan allt som går att mäta under närmare 40 år har vi kunnat följa vattnet genom olika marktyper, från de minsta bäckarna vidare genom större älvar, sjöar och hela vägen till havet. Vi har också låtit alla intresserade forskare från en mängd olika vetenskapliga discipliner få fri tillgång till samtliga data, mätstationer och tidigare kunskap som byggts. Det har gjort att vi har kunnat skapa helt ny förståelse om hur natursystem fungerar.
Nästa steg
Hjalmar Laudon och hans forskarkollegor betonar samtidigt att modellen inte ska ses som en slutprodukt utan snarare ett verktyg för fortsatt forskning. Nästa steg handlar bland annat om att utveckla mer avancerade modeller som kan koppla samman hydrologiska och biogeokemiska processer samt att bättre förstå hur klimatförändringar, skogsbruk, restaureringsåtgärder och andra mänskliga ingrepp påverkar kolflöden i landskapet.
Målet är att skapa mer träffsäkra prognoser för hur framtidens vattenresurser påverkas av olika miljöförändringar och därmed ge bättre underlag för förvaltning och vattenvårdsinsatser.
På frågan om det finns något särskilt som han vill att läsaren som arbetar med just vattenvårdsfrågor tar med sig från studien svarar Hjalmar Laudon:
– Att man bör beakta hela avrinningsområdet om man är intresserad av vad det är som styr vattenkvaliteten i rinnande vatten.
Ladda ner den fullständiga vetenskapliga artikeln via Bifogade filer nedan.
Bifogade filer
Relaterade artiklar
