Træer og doodlebugs udsender metan – spørgsmålet er, hvordan?

Træer og insekter kan spille en væsentlig rolle i emissionen af ​​metan - en potent drivhusgas - og en forbedring af vores forståelse af præcis, hvordan dette sker, kan hjælpe med at målrette mere effektive måder at bekæmpe global opvarmning på.

Fordi metan har mere end 80 gange det globale opvarmningspotentiale af kuldioxid over 20 år, emissionerne fra træer – og eventuelle ændringer i disse på grund af global opvarmning – kan have betydelige konsekvenser for Jordens klima.

"Vi har set aerobe metan-emissioner (fra trækroner), og disse har et stærkt mønster i løbet af dagen, " sagde Dr. Mari Pihlatie, lektor ved Institut for Jordbrugsvidenskab ved Helsinki Universitet, Finland.

Hun og hendes team i MEMETRE-forskningsprojektet sporer metanen for at se, om den produceres i bladene sammen med fotosyntesen, eller hvis det er jordbåren gas, der strømmer op gennem stammen, eller fra andre aktiviteter i selve bagagerummet.

"Det ser ud til, at boreale trækroner udsender metan i dagtimerne, ikke om natten, og at metan-emissionerne følger fotosyntetisk aktivitet og stråling (sollys), " sagde Dr. Pihlatie.

Årstider

Indikationerne er, at snarere end at være forbundet med fotosyntese, disse træstammemissioner er mere sandsynligt forbundet med jordbaseret metanproduktion, der transporteres gennem træerne til atmosfæren. En anden mulighed er, at det produceres gennem mikrobiel metandannelse inde i selve stammerne.

Metanstrømme fra træstammer varierer også med årstiderne, stigende i de nordiske somre og aftagende i kulden, mørke vintre. Denne sæsonvariation stiller spørgsmål om, hvad der kan ske med træernes bidrag til metanbudgettet i fremtiden, givet ændringer i det globale klima.

Dr. Pihlaties forskning har set på fyrretræer, graner og birkes fundet i boreale skove i Finland og Sverige, som er typiske for høje nordlige breddegrader i Europa, Asien og Nordamerika.

Hendes team tager feltmålinger og udfører eksperimenter under kontrollerede laboratorieforhold, ved hjælp af stabile kulstofisotoper til at identificere oprindelsen af ​​metan udsendt fra træer. Ved at fodre et lukket træ med kuldioxid ved hjælp af kulstof-13, forskerne har til formål at identificere, om kulstoffet, der optræder i metan-emissionerne, hurtigt er blevet fikseret af blade eller nåletræer gennem fotosyntese, eller hvis det er 'ældre' kulstof fra forskellige processer i træet.

Overvåge

For at overvåge emissioner i baldakinen, forskerne har udviklet nye måder at lukke en gren i en lufttæt boks, komplet med lasere til kontinuerligt og automatisk at måle ændringer i gasstrømme og koncentrationer under daglige og sæsonbestemte cyklusser.

"På denne måde sigter vi på at forstå sammenhængen mellem metanproduktion og træets fysiologiske aktivitet, som fotosyntese og transpiration, " sagde Dr. Pihlatie.

At optrevle metanprocessen i træer - og den større rolle af boreale skove - kunne give et klarere billede af deres bidrag til det globale metanbudget, hvor kilderne og drænene (lagrene) af metan samles op. Det kunne også hjælpe med at prøve at vurdere klimaændringernes fremtidige indvirkning på disse metanprocesser selv.

"Baseret på vores målinger, CH4 (metan)-emissionerne fra træer i de boreale skove nedsætter ikke træernes kulstofbindingskapacitet væsentligt, " Dr. Pihlatie sagde, tilføjer:"Disse voksende træer fungerer altid som en kulstofdræn, uanset hvor meget de udleder CH4."

Stigende

Mens de globale metan-emissionsniveauer er meget lavere end for kuldioxid, de er steget støt i de senere år, med tal fra november 2019, der viser en markant stigning.

Der er endnu ingen endelige forklaringer på, hvorfor det er tilfældet, men nogle undersøgelser har peget på den dramatiske stigning i fracking for skifergas som en hovedmistænkt for stigninger i løbet af det sidste årti.

Men der er også mere at forstå om detaljerne i præcis, hvad der påvirker metanbudgettet, og hvordan dette ændrer sig.

Godluftet jord, for eksempel, fungere som netto "dræn" af metan ved at absorbere omkring 4 % af de årlige metan-emissioner globalt, med underjordiske mikroorganismer kendt som metanforbrugere. Men nyere forskning viser, at dette kan være aftagende, da klimaændringer øger nedbøren i tempererede og tropiske områder, og at inkludere metan-emissioner i disse typer beregninger kan vise et yderligere fald i synkeeffekten.

Blandt jordlevende dyr, termitter er betydelige methanemittere, der allerede er indregnet i det globale metanbudget. Men der har været lidt dybdegående forskning i andre underjordiske væseners rolle i metankredsløbet, såsom biller eller tusindben, i velluftede højjorde.

Metanen, der udsendes af insektlarver, kan være betydelig nok til at berettige inklusion i den terrestriske metancyklus, sagde Dr. Carolyn-Monika Görres, en jordøkolog ved Institut for Anvendt Økologi ved Hochschule Geisenheim University i Tyskland.

Doodlebugs

Hendes CH4ScarabDetect-projekt omfattede den første feltforskning i metan-emissioner fra larverne af doodlebugs, eller cockchafers, fra skarabee-familien.

Hendes feltstudier af den almindelige cockchafer, Melolontha melolontha — et bemærkelsesværdigt landbrugsskadedyr — og skovhanen, M. hippocastani, viste signifikant højere koncentrationer af metan end under laboratorieforhold.

Mens de voksne kun lever i omkring fire til seks uger, deres larver lever under jorden i tre til fire år, gumler på rødder - og producerer metan.

Dr. Görres og kolleger udviklede et system af akustiske sensorer til at overvåge doodlebug-larverne under jorden, at optage, hvornår de flyttede, spiste og kommunikerede.

Målet var at aflytte larverne uden at forstyrre dem, for at se, hvordan deres aktiviteter passer med metanfluxmålinger.

Det er måske ikke så simpelt som at sige, at fordi de udsender metan, larverne reducerer jordens synkekapacitet, sagde Dr. Görres.

Larveemissionerne skaber forhold, der er befordrende for metanforbrugende mikroorganismer. Og hun mener, at på længere sigt, når larver fjernes eller reducerer deres metan-emissioner i visse faser af deres livscyklus, jorden kunne blive et bedre syn, da mikroorganismerne bliver til atmosfærisk metan til føde.

'(Hele metanbudgettet taget i betragtning), der er ikke den store forskel mellem (samlet) global metanudledning og (samlet) globalt metanforbrug, så hvis vi kan nå at øge synkekapaciteten af ​​(højlands)jorde, så har vi en chance for at reducere metankoncentrationerne i atmosfæren, " sagde Dr. Görres.