De vorm van een rivier heeft invloed op hoeveel organisch materiaal onderweg tot CO2 vergast. Duitse onderzoekers kwamen tot dit inzicht door het hele reistraject van organisch materiaal door de Rio Bermejo in Zuid-Amerika in kaart te brengen. Hun bevindingen bieden nieuw inzicht in de rol van rivieren in de koolstofcyclus op aarde.
Rivieren vervoeren organisch materiaal, zoals resten van planten, van land naar zee. Ze vormen zo een belangrijke schakel in de koolstofkringloop. Zodra het organisch materiaal eenmaal op de bodem van de zee ligt, is het uit de ‘korte’ koolstofcyclus verwijderd en kan het meer dan 10.000 jaar duren voordat het weer als CO2 de atmosfeer ingaat.
Slechts een deel van het organisch materiaal bereikt uiteindelijk de zee. De rest gaat tijdens de reis van duizenden jaren verloren doordat micro-organismen het omzetten tot CO2. Dat die reis zo lang duurt, komt doordat het materiaal onderweg veel vertraging kan oplopen.
Het organisch materiaal kan bijvoorbeeld onderweg neerslaan op de riviervlaktes, vlakke gebieden naast de rivier die regelmatig overstromen bij hoog water. Als het waterpeil weer zakt, blijft een deel van het organisch materiaal op de riviervlakte liggen. Op deze manier liggen de stoffen opgeslagen op deze oevers, waar micro-organismen ze langzaam vergassen tot CO2. Door de stroming van de rivier erodeert de vlakte ook weer langzaam weg, waarna het organisch materiaal weer wordt meegenomen in de rivier.
Lange reis
Wetenschappers van het Duitse GeoForschungsZentrum, een onderzoekscentrum voor aardwetenschappen, hebben nu het hele traject dat organisch materiaal door de Rio Bermejo volgt in kaart gebracht. Dit is een 1200 kilometer lange rivier in Zuid-Amerika die begint in de Andes, en dan richting het oosten stroomt, om uiteindelijk uit te monden in de Paraguay-rivier. Deze rivier mondt op zijn beurt weer uit in de Atlantische Oceaan. Doordat de Rio Bermejo verder nauwelijks zijtakken heeft, is het de ideale testlocatie.
De onderzoekers wilden eerst becijferen hoe lang organisch materiaal doet over zijn reis van de bron in de Andes naar de Paraguay-rivier. Hiervoor gebruikten ze niet het organische materiaal zelf, maar keken ze naar zandkorrels. Doordat er onderweg veel uitwisseling van organisch materiaal tussen het land en de rivier is, weet je nooit zeker waar het materiaal vandaan komt. Hierdoor kun je nooit met zekerheid de reistijd berekenen. Met zandkorrels kan dat wel.
Het onderzoeksteam gebruikt hiervoor de zogeheten beryllium-10-methode. Beryllium-10 is een zeldzame stof die via regen uit de atmosfeer op aarde belandt. Door te meten hoeveel de concentratie beryllium in het zand stroomafwaarts toeneemt, kun je inschatten hoelang dat zand ongeveer over de reis doet. Als het rap toeneemt, heeft het tijdens de reis kennelijk ook heel veel regen opgevangen, wat alleen kan als het ook lang over de reis doet. Uit hun meting bleek dat het ongeveer 8500 jaar duurt voordat een zandkorrel uit de Andes de hele rivier doorlopen heeft. Behoorlijk lang, aangezien een druppel water er ongeveer 14 dagen over doet.
Kromme en rechte delen
Ook maten de onderzoekers langs de hele rivier de hoeveelheid organisch materiaal die erin zat. Door van ieder stukje rivier zowel de reistijd als de concentraties te meten, konden ze bepalen hoe efficiënt de micro-organismen het organisch materiaal vergasten.
Over de gehele rivier bleek dat de totale hoeveelheid organisch materiaal iets hoger was dan de invoer uit de Andes. Onderweg neemt de rivier dus meer organisch materiaal op dan de micro-organismen kunnen vergassen. Daarnaast steeg de concentratie organisch materiaal na gedeeltes vol kronkelingen, terwijl die na rechte stukken juist afnam.
De meest logische verklaring voor dit verschil tussen kromme en rechte rivierstukken is dat kromme rivieren dynamischer zijn, omdat ze vaker overstromen, en zo het landschap weer snel omwoelen. Hierdoor eroderen de oevers veel sneller, waardoor het neergeslagen organisch materiaal weer oplost in de rivier. Er slaat door die overstromingen vaker organisch materiaal neer op kromme delen, maar door die snellere erosie hebben de micro-organismen bij kromme stukken veel minder tijd om het te vergassen dan bij rechte stukken. Hoewel er dus meer organisch materiaal op de oevers ligt, leidt dit niet tot hogere CO2-uitstoot omdat de rivier het ook weer sneller opneemt.
Steven Weisscher, fysisch geograaf aan de Universiteit Utrecht, is enthousiast over de gebruikte methode: ‘Het vernieuwende aan het onderzoek is dat de onderzoekers gekeken hebben naar hoe de concentraties van organische materialen langs een hele rivier veranderen. Eerder onderzoek focuste vaak op de vraag waar ieder stofje precies vandaan kwam. Toch is het lastig op basis hiervan algemene conclusies te trekken. Een vergelijkbaar onderzoek in een Chinese rivier liet juist een gelijkmatige afname van organisch materiaal langs de hele rivier zien.’
