Land-water linkages and the biogeochemistry and ecology of Arctic aquatic ecosystems

陆地与水的联系以及北极水生生态系统的生物地球化学和生态学

基本信息

  • 批准号:
    430696-2013
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.28万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2014-01-01 至 2015-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Rivers and lakes are powerful integrators of the landscapes that surround them. Changes on land are inevitably captured by water flowing across landscapes, which is ultimately delivered to aquatic environments. Thus, aquatic ecosystems both capture, and are affected by, change occurring across broad spatial scales. This is particularly important in the north because permafrost - the permanently frozen ground that covers about half of Canada's landmass - is thawing throughout the Arctic. Thus, constituents currently 'locked away' (sequestered) in permafrost are becoming available for reaction within and liberation from soils, and transport to aquatic environments. Working at sites experiencing massive permafrost slumping in the western Canadian Arctic, this research will examine how permafrost thaw changes the land-to-water flux of dissolved inorganic and organic carbon (DIC, DOC), and the implications of this change for the larger carbon (C) cycle. Bicarbonate, which is typically the main component of the aquatic DIC pool, is largely produced by chemical weathering, whereby CO2 dissolved in water reacts with the mineral component of soils, causing the original CO2 to become 'fixed' as bicarbonate. Alongside photosynthesis, weathering is one of two main sequestration mechanisms for CO2 on land. In contrast, permafrost soils contain about twice as much organic C as currently exists in the atmosphere as CO2, and thus DOC mobilized from thawing permafrost represents a future CO2 source, following its degradation by bacteria or sunlight. Although research exploring the C dynamics of permafrost thaw has focused almost exclusively on organic C degradation, our early work has shown that increased weathering in newly-thawed mineral soils may temper the effect of CO2 release from organic C as permafrost thaws. This research will undertake a unique, concurrent investigation of the counterbalancing effects of permafrost thaw on inorganic and organic C cycling in the western Canadian Arctic, and train multiple southern personnel and northern residents. Because of the many constituents released as permafrost thaws, this work will also bolster understanding of the socio-economic and environmental effects of permafrost thaw on northern freshwaters.
河流和湖泊是其周围景观的强大整合者。陆地上的变化不可避免地会被流经景观的水流所捕获,最终会被输送到水生环境。因此,水生生态系统既能捕捉到广阔空间范围内发生的变化,也受到这些变化的影响。这在北部尤为重要,因为永久冻土--覆盖加拿大一半陆地的永久冻土--正在整个北极融化。因此,成分目前'锁定'(隔离)在永久冻土层内的反应和释放土壤,并运输到水生环境。在加拿大北极西部经历大规模永久冻土滑坡的地点工作,这项研究将研究永久冻土融化如何改变溶解的无机和有机碳(DIC,DOC)的陆地-水通量,以及这种变化对更大的碳(C)循环的影响。重碳酸盐通常是水生DIC池的主要成分,主要由化学风化产生,溶解在水中的CO2与土壤的矿物成分反应,导致原始CO2成为“固定”的重碳酸盐。除了光合作用,风化作用是陆地上二氧化碳的两种主要封存机制之一。相比之下,永久冻土中的有机碳含量约为目前大气中二氧化碳含量的两倍,因此,从融化的永久冻土中动员的DOC代表了未来的二氧化碳来源,在其被细菌或阳光降解后。虽然探索永冻融的碳动力学的研究几乎完全集中在有机碳降解,我们的早期工作表明,增加风化在新解冻的矿质土壤可能会缓和的影响,从有机碳作为永冻融CO2释放。这项研究将进行一个独特的,同时调查的平衡作用的永久冻土融化的无机和有机碳循环在加拿大西部北极地区,并培训多个南方人员和北方居民。由于多年冻土融化释放的许多成分,这项工作也将加强了解多年冻土融化对北方淡水的社会经济和环境影响。

项目成果

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