Norwegian University of Science and Technology
Gjengroing i fjellet: Hvordan påvirker det karbonbalansen i snøleie og hei?
Mia Vedel-Sørensen, Bente Jessen Graae, Richard StrimbeckNorwegian University of Science and Technology, NTNU, Trondheim, Norway
[email protected] http://www.ntnu.edu/biology/ecoshrub
Norwegian University of Science and Technology 2
Norwegian University of Science and Technology 3
Framstad, 2000, Rapport botanisk serie
GjengroingDovrefjell
Kongsvoll, 1900 Kongsvoll, 2000
Norwegian University of Science and Technology 4
Epstein et al 2012 and Myers-Smith et al 2011 Environmental Research LettersSettele et al., 2014, Fifth Assessment report of the IPCC
Gjengroingi arktiske og alpine områder
Norwegian University of Science and Technology 5
GjengroingRelevante slekter
Salix glauca - Sølvvier
Salix - Vierslekta Betula – Bjørkeslekta Alnus - Oreslekta
Alnus viridis- GrønnorAlnus viridis Photo © Biopix: JC SchouBetula nana - dvergbjørk
Norwegian University of Science and Technology 6
Arktisk og alpin tundraer et kjæmpe karbon lager
50 % av globalt estimert underjordisk karbon (C)finnes innen nordiske sirkumpolare permafrost regioner
Tarnocai et al 2009, Global biogeochemical cycles
Norwegian University of Science and Technology 7
Fotosyntese:
6 CO2 + 6 H20 𝑙𝑦𝑠
C6H12O6 + 6 O2
Elementer i karbonbalansen lagre og flukser i hele økosystemet
CO2 vann
luft
Norwegian University of Science and Technology 8
Respirasjon:
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H20
Elementer i karbonbalansen lagre og flukser i hele økosystemet
CO2vann
luft
Norwegian University of Science and Technology 9
Abo
Litter
Biomass
Organic soil
Litter
Above ground
Below ground R roots
R shoots
R Heterotrophic
R Heterotrophic
Ecosystem respiration(Positive)
Gross Ecosystem Photosynthesis(Negative)
Gross photosynthesis
GEP RE
Elementer i karbonbalansen lagre og flukser i hele økosystemet
AboCO2 Atmosphere
Net Ecosystem Exchange: NEE = GEP + RE
Norwegian University of Science and Technology 10
– Større årligt opptag enn frigjøring av CO2
– Karbon under bakken forblir under bakken
Karbonbalansen under gjengroingnetto opptag av karbon
Busker
NEE
Graminider/dvergbusker
Jord temperatur < 10 °C
Busker
NEE
Jord temperatur > 10 °C
Cahoon et al 2012, Ecology Letters
Graminider/dvergbusker
NEE
Norwegian University of Science and Technology 11
– Mindre opptag enn frigjøring av CO2
-> større sirkulasjon av karbon
– Karbon under bakken blir frigitt til atmosfæren
Karbonbalansen under gjengroingnetto frigjøring av karbon
NEE
Above ground biomass
Organic soil C
Parker et al., 2015, Global change biology, Clemmensen et al 2015, New phytologist
Shrub↑ Ecto mycorrhiza
HeathEricoid mycorrhiza
Norwegian University of Science and Technology 12
↑ Shrubs
Modified from Wookey et al 2009 based onClemmensen et al 2015, Veen et al 2015, Parker et al 2015
Growth and allocation
Litter quality less recalcitrant(↓C:N ratio)
↑Ectomycorrhiza(replacing ericoid mycorrhiza)
↑N availability
↓ Summer soil temp
↑ Winter soil temp
↑ Height ↑ Shading
↑ Snow
+
+
Hva er det som skjer under gjengroing i en næringsfattig og eksponert hei?
-
↑ C turnover↓C storage
?
+Heath
Norwegian University of Science and Technology 13
↑ Shrubs
Modified from Wookey et al 2009based on Becklin et al 2012 and Veen et al 2015
Growth and allocation
Litter more recalcitrant(↑C:N ratio)
↑Ectomycorrhiza(supplementing arbuscular mycorrhiza)
↑N availability
↓ Summer soil temp
? Winter soil temp
↑ Height ↑ Shading
Snow ?
?
+
Hva er det som skjer under gjengroing av et eng?
-
↑C turnover? C storage
↓ N availability
-
Meadow
Norwegian University of Science and Technology 14
• Hva skjer med karbon balansen når der er gjengroing?
Mer biomasse, mer fotosyntese, større total karbonlagring?
Hovedformål
Eller blir der større sirkulasjon av karbonog mindre total karbon lagring?
Norwegian University of Science and Technology 15
Abo
LitterC Litter
C Above ground
C Below ground
GEP RE
Hensikt med dette studietSammenligning av karbon budsjettet i vierkratt, snøleie og hei
HeathShrub Meadow
Norwegian University of Science and Technology 16
Studie område
Dovrefjell
Hjerkinnhøe
Armodshøkollen
Norwegian University of Science and Technology 17
Arter i vierkratt - Shrub
Saussurea alpina - fjelltistel
Salix glauca - Sølvvier Salix lapponum - Lappvier Vaccinium myrtilis - blåbær
Galium boreale - Kvitmaure Trientalis europaea- Skogstjerne
Carex bigelowii – Stivstar Avenella flexousa – smyle Festuca ovina– sauesvingel
Norwegian University of Science and Technology 18
Arter i vierkratt - Shrub
Pleurozium schreberi – furumose
Hylocomium splendens – etasjemose
Polytrichum commune – storbjørnemose
Cladonia stellaris – kvitkrull
Cladonia stygia – Svartfotreinlav
Cladonia arbuscular mitis – Fjellreinlav
Norwegian University of Science and Technology 19
Arter i eng - meadowSaussurea alpina - fjelltistel
Carex bigelowii – stivstar
Avenella flexousa – smyle
Festuca ovina– sauesvingel
Thallictrum alpinum – fjellfrøstjerne Deschampsia cespitosa – sølvbunke
Anthoxanthum nipponicum – fjellgulaks
Antennaria dioica – kattefot
Leontodon autumnalis- følblom
Ranunculus acris – engsoleie
Achillea millefolium – ryllik
Astragalus alpinus – setermjelt
Norwegian University of Science and Technology 20
Arter i eng - meadow
Stereocaulon alpinum – saltlav
Cetraria islandica – islandslav
Hylocomium splendens – etasjemose
Hylocomiastrum pyrenaicum– seterhusmose
Aulacomnium palustre – myrfiltmose
Barbilophozia lycopodioides– Gåsefotskjeggmose
Sanionia uncinata– klobleikmose
Norwegian University of Science and Technology 21
Arter i hei - heath
Empetrum nigrum hermaphroditum – fjellkrekling
Arctostaphylus uva-ursi– melbær Vaccinium vitis-idaea – tyttebær
Festuca ovina– sauesvingel
Norwegian University of Science and Technology 22
Arter i hei - heath
Flavocetraria cucullata – gulskjerpe
Cladonia arbuscular mitis – Fjellreinlav
Cetraria islandica – Islandslav
Alectoria ochroleuca – rabbeskjegg
Dicranum flexicaule – lyngsigd Ceratodon purpureus– ugrasvegmose Polytrichum juniperum – einerbjørnemose
Cladonia rangiferina – grå reinlav
Norwegian University of Science and Technology 23
Metode CO2 målinger
Photo by Benjamin Blonder
Li-840A
Norwegian University of Science and Technology 24
Metode CO2 målinger
Norwegian University of Science and Technology 25
Metode karbon lager
Photo: Rozalia Kapaz
Ph
oto
s: Mia V
edel Sø
rensen
Photos: Kristin Odden Nystuen
Before After
Heath Meadow
Shrub
Norwegian University of Science and Technology 26
Results 1Karbon flukser i de ulike plantesamfunnene
Norwegian University of Science and Technology 27
Vierkratt og eng
• Har større karbon sirkulasjon enn heiaI vekstsesonen i fjor ved målinger om dagen
Take home message 1Størst sirkulasjon av karbon i vierkratt og eng
Avenella flexuosa in MeadowSalix glauca in Shrub
Norwegian University of Science and Technology 28
Resultat 2Karbon (C) lagret i de ulike plantesamfunnene
±SD
Norwegian University of Science and Technology 29
Resultat 2Karbon (C) lagret i de ulike plantesamfunnene
Norwegian University of Science and Technology 30
• Vierkratt har 1/3 av den mengden C som finnes i eng og hei
(Selvom vierkrattet har mere C over bakken enn både eng og hei)
Take home message 2Størst karbon-lager i eng og hei
Anthoxanthum nipponicum in Meadow Campanula rotundifolia in Heath
Norwegian University of Science and Technology 31
NEE day growing = -0.163NEE day growing = -0.019
NEE year around = ?NEE year around = ?
HeathSalix-shrubs
↓C :N ratios in soil and litter
↑Ectomycorrhiza(replacing ericoid mycorrhiza)
C-budsjett: hei og vierkratt
Norwegian University of Science and Technology 32
C-budsjett: eng og vierkratt
NEE day growing = -0.163NEE day growing = -0.123
NEE year around = ?NEE year around = ?
Salix-shrubs
Equal C :N ratios in soil and litter
↑Ectomycorrhiza ?(supplementing arbuscular mycorrhiza)
Meadow
Norwegian University of Science and Technology 33
Konklusjon
Gjengroing ser ut til å føre til større sirkulasjon av karbon
og mindre total karbon lagring
Norwegian University of Science and Technology 34
• Kan beitere forhindre disse effektene av gjengroing påkarbonlagring?
Konklusjon
Norwegian University of Science and Technology 35
Spørgsmål?Takk til:
Rozalia KapasKristin Odden NystuenBrian EnquistECOSHRUB’s fantastiske feltfolk og samarbeidspartnere.Nansenfondet og Klimaforsk (og IK lykkes fond)
http://www.ntnu.edu/biology/ecoshrubBlogg: Adventures of a plant ecologist
www.mia-vedel-sorensen.dk=14