Arktiske planter giver muligvis ikke forudsagt kulstofbindingspotentiale

De miljømæssige fordele ved højere, busk-tundraplanter i Arktis kan være overvurderet, ifølge ny forskning, der involverer University of Stirling.

Nuværende økosystem- og klimamodeller tyder på, at mens Arktis opvarmes, tundraens økosystemer bliver mere produktive, med større fotosyntese, hvilket resulterer i, at mere kulstof fjernes, eller sekvestreret, fra atmosfæren.

Imidlertid, de fleste modeller tager ikke hensyn til overførslen og skæbnen for dette kulstof under jorden, og hvordan dette kan interagere med jordens kulstof gennem jordens mikroorganismers aktiviteter. Dette er kritisk vigtigt, fordi langt størstedelen af ​​kulstof i arktiske økosystemer findes i jord og 'permafrost' (permanent frossen jord eller sediment) i form af organisk materiale produceret ved ufuldstændig henfald af døde planter, dyr og jordbundsorganismer under kolde forhold.

Den nye forskning overvejede virkningen af ​​et buskads i Arktis på jordens kulstoflagre og disse økosystemers samlede kulstofbindingspotentiale. Væsentligt, det fandt ud af, at nogle høje busksamfund stimulerer genanvendelse af kulstof i jord, frigiver det tilbage til atmosfæren som kuldioxid - hvilket betyder, at mere produktive buske måske ikke altid resulterer i større kulstofbinding.

Professor Philip Wookey fra Det Naturvidenskabelige Fakultet ved University of Stirling ledede det Natural Environment Research Council (NERC) finansierede forskningsprogram, som denne undersøgelse var en del af. Stirling-kollegaen Dr. Jens-Arne Subke var også involveret i dette arbejde.

Professor Wookey sagde:"Mens tidligere undersøgelser tyder på, at en varmere, grønnere Arktis kan øge hastigheden af, at kuldioxid fjernes fra atmosfæren, vores forskning identificerede en acceleration i hastigheden af ​​tab af kulstof fra jord, tilbage i atmosfæren.

"Dette kan mere end opveje kulstofbinding og ville uventet, gør disse økosystemer til en nettokilde til kuldioxid til atmosfæren. Væsentligt, nuværende økosystem- og klimamodeller tager ikke højde for denne gåde, hvilket betyder, at vi muligvis undervurderer fremtidige klimafeedbacks fra arktiske økosystemer."

Undersøgelsen blev ledet af Dr. Lorna Street, fra University of Edinburghs School of GeoSciences, og involverede også forskere fra NERC Radiocarbon Facility i East Kilbride, og universiteterne i Durham og Liverpool. Yderligere støtte blev modtaget fra Aurora Research Institute, Wilfrid Laurier University, og University of Montreal, alle i Canada.

Feltarbejdet – der ser på hvordan kulstof kredser i planter og jord i løbet af de sidste 50 år – blev udført i 2013 og 2014 i Mackenzie Uplands of Northwest Territories, Canada.

Holdet fandt bevis for, at birkebuske i arktisk tundra er stærkt forbundet med frigivelsen af ​​gammelt kulstof - fikseret ved fotosyntese for mere end 50 år siden og lagret i jordens organiske stof. Imidlertid, dette gjaldt ikke for elletræer, en anden type arktisk busk.

Dr. Street sagde:"Vi tror, ​​det er fordi, i birk, fotosyntesens produkter overføres til jorden gennem svampesymbionter, som stimulerer nedbrydningen af ​​jordens organiske materiale som et middel til at frigive næringsstofferne, som nitrogen, som birkebuskene kræver for at vokse.

"Derimod i el, fotosynteseprodukter tilbageholdes for det meste i plantevæv, fordi el ofte har hjælp fra mikroorganismer i rødderne, som er i stand til at 'fiksere' nitrogen direkte fra atmosfæren.

"Disse resultater indikerer, at hvis - som bevis har antydet - busk birk formerer sig i tundraens økosystemer i løbet af de næste årtier, dette kan direkte stimulere tabet, gennem accelereret nedbrydning, af allerede eksisterende kulstof i jorden som kuldioxid."

Emissionsreduktioner

Usikkerhed omgiver niveauet af potentiel kulstoffrigivelse fra permafrostsystemer på høje breddegrader - med forudsigelser på mellem 0 og 200 gigaton. For kontekst, 200 Gt repræsenterer cirka 20 år med nuværende samlede globale kulstofemissioner, på grund af menneskelig aktivitet, til atmosfæren.

Dr. Street tilføjede:"Hvis vores resultater gælder på tværs af permafrost tundra regioner, dette tyder på, at der er en hidtil ukendt proces, som kunne skubbe systemet mod den øvre ende af disse forudsigelser. Dette er enormt vigtigt, da det betyder, at vi muligvis skal gøre mere end forventet i øjeblikket, med hensyn til reduktion af kuldioxidemissioner, for at nå vores klimamål."