Forskare lyssnar hur bäckar andas och mår

Liksom människor behöver vattendrag andas för att må bra. På så sätt tar sig livsviktig syrgas in i en bäck och klimatpåverkande växthusgaser ut till atmosfären. Andningen gynnas av turbulens och luftbubblor som i sin tur genererar ett karakteristiskt ljud. Umeåforskare har utvecklat en ny metod som använder sig av ljudinspelningar för att uppskatta hur snabbt gaser släpps in eller ut i bäckar. Studien är publicerad i Limnology and Oceanography: Methods.

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.

– 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.

- Varje vattenrörelse och varje bubbla skapar sitt eget karakteristiska ljud och samtidigt gynnar 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 12 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 mygg som surrar förbi mikrofonen, säger Marcus Klaus, som är huvudförfattare till den publicerade artikeln.

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.

Originalartikel:

Klaus, M., Geibrink, E., Hotchkiss, Erin R., and Karlsson, J. (2019): Listening to air–water gas exchange in running waters. Limnology and Oceanography: Methods. doi: 10.1002/lom3.10321.

För mer information, kontakta gärna:

Marcus Klaus, Institutionen för ekologi, miljö och geovetenskap vid Umeå universitet
Telefon: 070-589 33 33 (mobil), 090-786 96 83 (kontor)
E-post: marcus.klaus@umu.se

Pressbilder