研究者らは、天然池と人工池の両方が、温室効果ガス、特にメタンの正味の排出源となる可能性があることを発見した。この研究では、炭素の埋没速度と温室効果ガスの排出量を調査することにより、池が地球規模のメタン排出量の大部分を占め、大量の炭素を回収している可能性があることが判明した。しかし、二酸化炭素より強力なガスであるメタンの放出は、これらの池によって隔離される炭素の量を超えています。
コーネル大学の研究は、池が温室効果ガス、特にメタンの正味の排出源である可能性があることを示しています。メタン放出に対処すると、池が温室効果ガスの発生源から温室効果ガスの吸収源に変わる可能性があります。
コーネル大学の研究者らによる 2 つの関連研究によると、人工の池は温室効果ガスの吸収と放出の両方が可能ですが、それらを組み合わせると、温室効果ガスの純排出者になる可能性があります。
これら 2 つの研究は、地球規模の温室効果ガス収支に対する人工池と天然池の重大な影響を定量化し始めていますが、その測定方法は十分に理解されていません。
「地球規模の気候モデルと予測は、温室効果ガスの排出量と炭素貯留の正確な計算に依存しています」と、農業生命科学部の生態学と進化生物学の助教授であり、この研究の上級著者であるメレディス・ホルガーソン氏は述べた。ホルガーソン研究室の博士研究員であるニコラス・レイは、両方の論文の共著者です。
池の影響と炭素埋没率
ホルガーソンらは、池（5ヘクタール以下と定義され、地球上には10億個の池がある可能性がある）が大気中への世界の総メタン排出量の5％を占める可能性があると推定している。ただし、多くの水域は正確に測定されていないため、実際の数はこの割合の半分または 2 倍にすぎない可能性があります。同時に、池への炭素埋没速度の推定値はほとんどありません。
8月18日、ジャーナル「Limnology and Oceanography Letters」は、コーネル大学の22の実験池の炭素埋没率を研究した「人工池における自生生産に関連する炭素埋没率の高さ」と題する論文を発表した。これらの同じ池 (合計 50 個) は 1964 年に建設され、以前の研究による詳細な記録があり、高度に管理された環境を提供しています。このデータにより、ホルガーソンとレイは炭素貯蔵に対する管理活動の貢献を評価することができました。
この研究のため、研究者らは過去の管理活動を調査するとともに、22の調査池のそれぞれで堆積物のコアリングと堆積物の厚さの測定も実施した。彼らは堆積物中の炭素の量を測定し、それらの測定値を池全体に外挿し、その数値を池の築年数で割って、1 平方メートル当たり年間隔離される炭素の量を算出しました。この数値は、湿地やマングローブと同じ桁で、湖よりも多かったです。
彼らはまた、炭素の埋没速度が、水生植物（目に見えるほど大きいもの）、魚、およびリンに比べて窒素の添加量が多いことによって影響を受けることも発見した。適切な種類と割合の栄養素を添加すると植物の成長が促進され、細胞を作るために炭素が使われます。植物が死ぬと、これらの栄養素は池の底に堆積します。
自然の池における有機炭素の隔離に関するデータは不足していますが、科学者らはその結果を推定して、世界中の天然および人工の池における炭素の総埋没率を推定しました。研究者らは、天然および人工の池がすべての湖の推定貯留量の 65% から 87% を占めていると結論付けており、科学者たちが世界中の池や湖によって隔離されている炭素の量を過小評価していることを示唆しています。
ガス排出量の季節変化
9月19日に学術誌Geophysical Research Lettersに掲載された「温帯の建設池からの温室効果ガス排出における季節内変動の高さ」と題された2番目の研究は、コーネル大学の4つの実験池からの温室効果ガス（主に二酸化炭素とメタン）の季節排出量を調査した。
研究では、研究者らは2021年の氷のない期間中、約2週間ごとにこれらの池からのガス排出量を測定した。
「池の温室効果ガス排出量の世界的な推定値は、一時的な測定が不足していることもあり、非常に不確実です」と研究の筆頭著者であるレイ氏は述べた。 「研究者らは、二酸化炭素の25倍強力な温室効果ガスであるメタンが年間ガス排出量の大部分を占めており、二酸化炭素とメタンの排出量は季節によって大きく異なることを発見した。」
植物が生長する初夏に池は二酸化炭素を吸収し、植物が枯れる後半に池は二酸化炭素を放出します。メタンは暖かい季節を通じて排出されますが、週ごとの排出量は大きく変動するため、正確な計算のためには頻繁にサンプリングする必要があることがわかります。
研究者らは、水が成層（冷たい下層の上に温水の層が乗っている状態）するとメタンが蓄積する可能性があり、その結果、水が風や急激な冷却によって混合される場合よりも全体的なメタン排出量が増加することを発見した。これは、メタンを生成する池底微生物が低酸素条件を必要とし、混合によりこれらの条件が破壊されるためです。
潜在的な解決策と資金調達
両方の論文の結果を組み合わせると、放出されたメタンの量が堆積物に貯蔵されている炭素の量を超えるため、池は温室効果ガスの正味の排出者であることがわかります。しかし今回の発見は、メタン排出量を削減するためにバブラーや水中循環装置を使用する可能性も提起している。
「メタンの量を減らすことができれば、これらの池を純排出源から純吸収源に変えることができる可能性がありますが、メタンの排出量は制御する必要があります」とホルガーソン氏は述べた。