Naturens kemiska mångfald speglad i Sveriges sjöar
Det är inte bara biologin i insjöar som varierar med klimat och andra miljöfaktorer, det gör även kemin. Mer kunskap om detta behövs för att förstå sjöars ekologi och deras roll för kolomsättning och klimat. Idag publicerar en internationell forskargrupp ledd från Uppsala universitet en omfattande studie av organiska föreningars sammansättning i den ansedda tidskriften Nature Communications.
– Sjövattnet är som en mycket tunn buljong med flera tusen olika ingredienser i receptet, alla med olika egenskaper. Samtidigt är många av molekylerna vanliga i ett brett spektrum av olika miljöer. Vi har till exempel, i den väldigt komplexa kemiska blandningen, hittat samma komponenter som kolleger beskrivit från Kongo-floden. Och de reagerar på miljöfaktorer på samma sätt i tropikerna som i Sverige, säger professor Lars Tranvik, som lett studien.
Världens alla insjöar täcker endast tre procent av kontinenternas yta, men spelar ändå en mycket stor roll i planetens kolomsättning. Bland annat sker ett utflöde av koldioxid till atmosfären. Detta beror till stor del på att sjöarna tar emot stora mängder organiskt material från det omgivande landskapet, som också omvandlas i vattnet med hjälp av mikroorganismer.
Merparten av detta organiska material finns i löst form i vattnet och består av tusentals olika molekyler. Den aktuella studien är den mest omfattande undersökningen hittills av hur sammansättningen av dessa organiska föreningar formas av processer i sjöarna och i landskapet. Forskarna har analyserat det lösta organiska materialet i 120 insjöar från norr till söder i Sverige, och hur dess sammansättning varierar med klimat och andra faktorer.
Studien är ett samarbete mellan en grupp forskare inom forskningsprogrammet för limnologi vid Uppsala universitet och Max-Planck-institutet för marin mikrobiologi i Bremen/universitetet i Oldenburg. Den bygger bland annat på den nationella miljöövervakningen med all dess information om insjöarnas vattenkemi och andra egenskaper. Forskarna har också gjort detaljerade analyser av det organiska materialet med hjälp av ett kraftfullt instrument i Tyskland – en högupplösande masspektrometer.
Resultaten visar att inte bara den biologiska mångfalden, utan även den kemiska mångfalden, kontrolleras av olika miljöfaktorer. I sjöar med lång omsättningstid, dvs där vattnet stannar kvar länge innan det transporteras vidare nedströms, bryts till exempel molekylerna från omgivande skogar och myrar i stor utsträckning ned.
– Detta leder till att det blir en helt annan kemisk sammansättning, där inslaget av föreningar som bildats av växtplankton i sjöarna blir mer framträdande, säger Anne Kellerman, som är doktorand och artikelns huvudförfattare.
Genom att jämföra sjöar i olika klimat kan vi få en bild av vilken kemisk sammansättning vattnen kommer att få i ett framtida klimat med högre temperatur och nederbörd. Detta har bland annat konsekvenser för hur framtidens dricksvattenförsörjning skall utformas.
– Vi fortsätter nu våra undersökningar av naturens kemiska mångfald med att försöka utröna vilka mekanismer som ligger bakom de mönster vi ser. Vad är det som kontrollerar att organiskt material i vissa fall bevaras i naturen under lång tid, och varför det under andra förhållanden bryts ner snabbt? säger Lars Tranvik.
FAKTA
Forskningen bedrivs inom en stark forskningsmiljö finansierad av forskningsrådet Formas, ”Color of Water”, som analyserar pågående och framtida förändringar i insjöarnas organiska material, och hur detta påverkar dricksvattenproduktion såväl som sjöarnas ekologi.
Referens: Kellerman, A.M., Dittmar, T., Kothawala, D.N., and Tranvik. L. J Chemodiversity of dissolved organic matter in lakes driven by climate and hydrology. Nature Communications DOI: 10.1038/ncomms4804
