Forskare lyssnar hur bäckar andas och mår
Även vattendrag behöver andas för att må bra. Livsviktig syrgas i luften tar sig in i en bäck, och klimatpåverkande växthusgaser tar sig ut. Detta bäckarnas brus genererar ett karakteristiskt ljud. Nu har Umeåforskare utvecklat en metod med ljudinspelningar för att uppskatta hur snabbt gaser utbyts mellan vatten och luft.
En viktig frågeställning för ekologer och geovetare är hur ett ekosystem mår och hur det interagerar med klimatet. I vattendrag är många organismer, inte minst fisk, beroende av att syrgas kan tar sig in i vattnet. Samtidigt släpper många vattendrag växthusgaser till atmosfären, oftast en produkt av nedbrytning av organiskt material. För att bättre kunna förstå och kvantifiera dessa processer är det viktig att kunna mäta hur snabbt gaser byts ut mellan vatten och atmosfären.
Enklare sätt att mäta gasutbytet
– Mätningar av gasutbytet i en bäck har fram till i dag varit mycket arbetsintensivt och kräver avancerad mätutrustning. Det tog oftast en hel fältdag för mig och mina kollegor att få till en bra mätning. Medan jag mätte gasutbytet började jag dock lyssna på bäcken och insåg snabbt att det måste finnas en enklare metod, säger Marcus Klaus, postdoktor på Institutionen för ekologi, miljö och geovetenskap vid Umeå Universitet.
Hur snabbt gas byts ut mellan luft och vatten beror på vattnets turbulens – det vill säga hur slumpmässigt vattenmolekyler rör sig – och luftbubblor som kan bildas när luft tar sig in i vattnet under mycket turbulenta förhållanden. Både turbulens och luftbubblor skapar vibrationer som hörs som ljud, det typiska bäckbruset.
Akustisk metod öppnar för mera data
– Varje vattenrörelse och varje bubbla skapar sitt eget karakteristiska ljud och samtidigt gynnas gasutbytet. Gasutbytets hastighet kan beskrivas som en funktion av ljudets frekvens och tryck, förklarar Marcus Klaus.
Tillsammans med sina kollegor har han har nu publicerat sina nya rön om sambandet mellan ljud och gasutbyteshastigheten i en vetenskaplig artikel. Artikeln beskriver den nya akustiska metoden och hur den har utvecklats genom labb- och fältförsök i skogsbäckar i Västerbottens inland. Den nya metoden vidareutvecklar banbrytande idéer, som ett annat forskarteam har publicerat för tolv år sedan, och skulle kunna göra det möjligt att samla in mycket mer data än vad som hittills har varit möjligt.
– Å ena sidan öppnar den akustiska metoden nya möjligheter, till exempel kontinuerliga gasutbytesmätningar och en bättre förståelse av gasutbytesprocessen. Men det finns också utmaningar som vi behöver fortsätta jobba med. Tänk bara på en mygga som surrar förbi mikrofonen, säger Marcus Klaus, som är huvudförfattare till studien.
Fotnot:
För att vidareutveckla metoden har Marcus Klaus tilldelats medel från EU nätverket AQUACOSM för nya mätningar i en experimentell bäck i Österrike. Tillsammans med forskare från Frankrike, Italien, Sverige och Österrike ska Marcus Klaus fortsätta lyssna för att bättre kunna förstå vad bäcken egentligen vill berätta om sitt mående och klimatpåverkan.
Vetenskaplig artikel:
Listening to air–water gas exchange in running waters. (Klaus, M., Geibrink, E., Hotchkiss, Erin R., and Karlsson, J.) Limnology and Oceanography: Methods.
Kontakt:
Marcus Klaus, Institutionen för ekologi, miljö och geovetenskap, Umeå universitet, marcus.klaus@umu.se
