20. januar 2020

På sporet af duften af en varmere tundra

Global opvarmning

Klimaforandringerne medfører, at den subarktiske tundra bliver opvarmet dobbelt så hurtigt som gennemsnittet globalt, hvilket øger aktiviteten i tundraens planteliv. Forskere fra Københavns Universitet og Helmholtz Zentrum München i Tyskland, har nu belyst, hvordan denne opvarmning påvirker tundraøkosystemet og sporet oprindelsen af ​​en øget mængde flygtige forbindelse, som tundraen frigiver. Resultaterne er netop offentliggjort i det anerkendte videnskabelige tidsskrift Global Change Biology.

Tundraens lave buske og frodige mosser udsender en duft, der består af en kompleks blanding af flygtige organiske forbindelser (VOC'er). VOC’er er gasser, der indbefatter tusindvis af naturlige stoffer, bl.a. duftstofferne i æteriske olier. VOC’erne beskytter plantecellerne mod miljøpåvirkninger, men de har også en funktion som kemiske budbringere og kan som sådanne fungere som et ”sprog” mellem planter og dyr. Ved at frigive VOC’er kan planter bl.a. direkte frastøde og tiltrække insekter eller advare naboplanter om forestående farer, som insektangreb.

Frigivelsen af ​​disse flygtige stoffer stiger dramatisk med stigende temperatur. Det er velkendt, at VOC'er undergår komplekse kemiske reaktioner i luft og at de danner små luftbårne partikler (såkaldte aerosoler). Disse partikler kan bidrage til dannelsen af skyer, og da både aerosoler og skyer reflekterer sollys, kan de, i begrænset omfang, modvirke den globale opvarmning.

Feltstudier, ledet af forskergruppen fra Biologisk Institut, har vist, at en temperaturstigning på blot et par grader fordobler eller tredobler mængden af ​​VOC'er, der frigives fra tundravegetation. Hidtil har man ikke vidst, om denne "gasbombe" udelukkende er en konsekvens af en temperaturrelateret frigivelse af æteriske olier fra plantecellerne, eller om syntetiseringen af VOC’er øges.

- "Vores nye resultater viser, at andelen af ​​VOC’er, der frigives som direkte følge af biosyntese, stiger markant med den globale opvarmning. Dette fører til et skift i sammensætningen og i mængden af ​​VOC'er mod mere reaktive kulbrinter", siger professor Riikka Rinnan fra Københavns Universitet.

Mini-økosystem indsamles på tundraen i Abisko, Sverige (Foto af Riikka Rinnan)

Rinnans forskerteam indsamlede et stort antal ”mini-økosystemer” - blokke af tundra med planter og jord til ​10 centimeters dybde - og bragte dem til det unikke fytotronanlæg i Helmholtz Zentrum München. Anlægget huser nogle af de bedste klimakamre, der kan benyttes til at efterligne naturlige miljøer og gør det muligt at eksperimentere med forskellige klimascenarier. Mini-tundraøkosystemerne blev dyrket i anlægget under forhold, der simulerer både det nuværende og det fremtidige arktiske klima og frigivelsen af flygtige stoffer blev målt. De processer, der foregår i planterne og i økosystemet, kan undersøges ved, at den CO2 planterne benytter til fotosyntese er mærket med isotoper, som kan spores.

- "13C er en naturligt forekommende stabil isotop af kulstof. Ved at udsætte planterne for forhøjede niveauer af 13C-mærket CO2 kan vi spore, hvorledes atmosfærisk kuldioxid bliver inkorporeret i det subarktiske økosystem”, udtaler førsteforfatter på studiet, Dr. Andrea Ghirardo, fra fytotronanlægget i München.

Forskerne kan, under disse forhold, følge mærket kulstof, der ender i forskelligt plantevæv, jord og mikroorganismer og skelne de nyligt syntetiserede VOC’er fra de, der fordamper fra planter og jord. Inkorporering af kulstofisotoper vil i klimakamre, under kontrollerede forhold, kunne hjælpe til at belyse, hvad der vil ske i arktiske økosystemer i fremtiden.

Et mini-økosystem i fytotronanlægget på Helmholtz Zentrum München i Tyskland (Foto af Frida Lindstein)