Reactive dissolved organic carbon dynamics in a changing environment : Experimental evidence from soil and water

Sammanfattning: Löst organiskt kol (DOC) är den huvudsakliga formen av organiskt kol i vattenekosystem. Biologisk och fotokemisk nedbrytning av löst organiskt kol (DOC) är viktiga orsaker till utsläpp av växthusgaser från akvatiska ekosystem. Enligt studier vid olika platser på norra halvklotet så kan pågående klimatförändringar orsaka både ökningar och minskningar i total DOC-export från mark till vatten. Det finns dock kunskapsbrist om effekterna av förändrade miljöförhållanden på DOC-reaktivitet (bio- och fotonedbrytningspotentialer). Därför syftade avhandlingen till att kombinera empiriska och experimentella metoder för att bestämma dynamiken i DOC-reaktivitet orsakad av förändringar i viktiga miljöparametrar kopplade till markfrostförhållanden och hydrologi. Jag samlade prover från olika delar av den boreala regionen för att utföra laboratorienedbrytningsexperiment och analysera DOC-nedbrytningspotentialer i förhållande till miljövariabler och intrinsiska (inneboende) egenskaper hos DOC.I en boreal region med säsongstjäle så minskade DOC-bioreaktivitet med reduktioner av tjälens utbredning och varaktighet, medan fotoreaktiviten var oförändrad. Dock så uppvisade DOC från experimentellt upptinat permafrosttorv i subarktiska områden högre bio- och fotoreaktivitet än DOC från aktiva torvlager ovanför permafrosten. Marktyp och skillnader i intrinsiska DOC-egenskaper kunde förklara dessa skillnader i DOC-reaktivitet. I ytvattens så var biologisk nedbrytning den dominerande mekanismen för DOC-nedbrytning i bruna sjöar, medan fotonedbrytning spelade en relativt större roll i klara vatten. Fotoreaktivitet per enhet ljusabsorption var hög både vid både sura och alkaliska förhållanden, medan lägre fotoreaktivitet uppvisades vid intermediärt pH, troligen på grund av effekterna av DOC-protoneringstillstånd på fotoreaktivitet. Således orsakade pH-förändring längs sötvattenskontinueet en extrinsisk kontroll av fotoreaktivitet på landskapsnivå.Sammanfattningsvis visar resultaten att klimatuppvärmning minskar exporten av bio-reaktivt DOC i en boreal skog, men det ökar sannolikt exporten av bio- och fotoreaktivt DOC i torvmark med tinande permafrost. I ett fuktigare klimat med kortare vattenuppehållstider så kan vattnet bli brunare och en förskjutning ske i den relativa betydelsen av fotonedbrytning respektive biologisk nedbrytning, medan redan bruna sjöar förblir bruna och dominerade av biologisk nedbrytning. Vidare så kan förlusten av fotoreaktivt DOC under transport i sötvattensnätverket uppvägas av förändringar i extrinsiska variabler såsom pH.