Fer kolefnislosun eftir hitastigi í jarðvegi?

Vísindaritið Nature Climate Change greinir frá rannsóknum sem unnar voru á Íslandi undir forustu Landbúnaðarháskóla Íslands (sjá HÉR).

Verkefnið á Íslandi, sem nefnist ForHot, fer fram á löndum LbhÍ á Reykjum í Ölfusi og nýtir sér einstakar aðstæður sem misheitur berggrunnur myndar þar, bæði undir graslendi og skógi. Greinin nefnist „Microbial temperature sensitivity and biomass change explain soil carbon loss with warming“ sem má útleggja sem „Tap jarðvegskolefnis við hlýnun útskýrist af hitastigssvörun örvera og magni þeirra“.

Þátttakendur í ForHot við jarðvegssýnatöku úr graslendi á Reykjum sem hefur verið á heitum berggrunni í meira en 50 ár (ljósm. Ivan Janssens)

Í greininni er fyrst sýnt fram á að losun kolefnis með niðurbroti og öndun sú sama frá köldum, óupphituðum graslendisjarðvegi og jarðvegi sem hefur verið um 6 °C heitari í a.m.k. 50 ár. Slík upphitun samsvarar ríflega tvöföldun á ársmeðalhita Íslands og er hærri en spár um mestu hlýnun sem gæti orðið á okkar breiddargráðum við loka þessarar aldar. Magn kolefnis í „heita“ jarðveginum var hinsvegar 27% minna en í „kalda“ graslendisjarðveginum, og þegar slíkur venjulegur „kaldur“ íslenskur jarðvegur var hitaður upp á rannsóknastofu þá jókst losun kolefnis með veldisvexti. Sama mátti segja um „heita“ jarðveginn, en magn kolefnis sem losnaði frá honum var einfaldalega minna við hverja gráðu sem hann hlýnaði. Það virtist sem sagt hafa orðið breyting á hitanæmi jarðvegsins við að vera við hlýrri aðstæður áratugum saman. 

Það eru örverur í jarðvegi sem lifa á því að brjóta niður lífrænt efni hans (kolefni) sem stýra því hversu mikil losunin er á hverjum tíma. Þær eru háðar hitastigi og venjulega þegar hlýnar eykst virkni þeirra og magn með veldisvexti sem leiðir til samsvarandi aukningar í losun kolefnis. Ef þessi virkni leiðir til meiri losunar en sem nemur árlegri kolefnisupptöku vistkerfanna þá gengur það á kolefnisforðann. Örverurnar eru því lykillinn að svörun vistkerfa við hlýnun.

Fyrri rannsóknir hafa sýnt að oft breytist spáð losun kolefnis frá jarðvegi þegar tímar líða og vísindamönnum hefur gengið illa að útskýra ástæður þessa. Tvær tilgátur hafa verið settar fram til að útskýra slíka svörun: i) hitastigsaðlögun örverusamfélaga og ii) „sultarsvörun“; þ.e. ef að aukin örveruvirkni gangi á kolefnisforða jarðvegs þá minnki einfaldlega örverusamfélögin sem leiði til séðra breytinga á losun per flatareiningu og hitastig. Þar til að þessi grein kom út þá skorti hinsvegar rannsóknir sem gætu á sannfærandi hátt sýnt fram á hvernig þetta gerist í raun. ForHot verkefnið á Reykjum býður upp á einstakar aðstæður sem nýttust vísindamönnunum til að geta svarað þessari spurningu. 

Svarið var að í graslendunum á Reykjum þá hafði engin hitastigsaðlögun orðið hjá jarðvegsörverum, þrátt fyrir að jarðvegshiti í nágrenni ákveðinna jarðhitasvæða hefði verið hærri áratugum saman (>50 ár). Á rannsóknastofu kom í ljós að virkni þeirra var sú sama og hjá örverum sem safnað var úr „köldum“ jarðvegi; þ.e. enginn marktækur munur var á vaxtarhraða, lífslengd, öndun eða kolefnisupptöku þeirra þegar þau ferli voru mæld við sama hitastig. Það þýðir að hækkað hitastig hafði í raun aukið virkni örveranna sem útskýrði jafnframt af hverju 27% minna jarðvegskolefni var á „heitu“ svæðunum. Hinsvegar hafði aukin kolefnislosun við hærra hitastig aðeins verið tímabundin vegna „sultarsvörunar“ örveranna; þ.e. stofnstærð örvera í jarðveginum minnkaði með minnkandi framboði af aðgengilegu lífrænu efni til að brjóta niður í jarðveginum og það olli því að nýtt tiltölulega stöðugt ástand hafði myndast á innan við 50 árum þar sem losunin per flatareiningu var svipuð og áður en það tók að hlýna; stofnstærð örveranna var minni, en virkni þeirra (vegna hærri hita) meiri.

Í greininni var jafnframt sett fram hermilíkan sem útskýrði með viðunandi hætti það sem bæði rannsóknirnar á Íslandi og rannsóknastofumælingar sem fram fóru í Sviss og Austurríki sýndu. Greinin er því mikilvægt framlag til vistkerfis- og loftslagsrannsókna og hún útskýrir á sannfærandi hátt að breytingar á örveruvirkni og stofnstærð örvera útskýra hvernig hlýnun breytir kolefnislosun norðlægra þurrlendisvistkerfa til lengri tíma litið. Þó að skammtímarannsóknir sýni að kolefnislosun frá jarðvegi aukist almennt veldisvexti við hlýnun, þá er raunveruleikinn talsvert annar til lengri tíma litið. Losunin eykst vissulega mikið í upphafi, en nær síðan nýju stöðugu ástandi miðað við magn jarðvegskolefnis sem myndast árlega og það magn sem eftir er í jarðveginum.

Þessar niðurstöður frá ForHot með tengingunni á milli hlýnunar, örveruvirkni og jarðvegskolefnis eru á slíkum tímaskala að þær er hægt að nota beint í loftslagslíkön sem spá fyrir um veðurfar framtíðar; en þar eru breytingar á jarðvegskolefni norðurslóða mjög mikilvægur óvissuþáttur.

lbb.is sótt 17/08/2020

Leave a Reply

%d bloggers like this: