Gjengroing i fjellet: Hvordan påvirker det karbonbalansen i snøleie og hei? Mia Vedel-Sørensen, Bente Jessen Graae, Richard Strimbeck Norwegian University of Science and Technology, NTNU, Trondheim, Norway mia.vedel.sorensen@ntnu.no Norwegian University of Science and Technology http://www.ntnu.edu/biology/ecoshrub
Norwegian University of Science and Technology 2
Gjengroing Dovrefjell Kongsvoll, 1900 Kongsvoll, 2000 Norwegian University of Science and Technology 3 Framstad, 2000, Rapport botanisk serie
Gjengroing i arktiske og alpine områder Epstein et al 2012 and Myers-Smith et al 2011 Environmental Research Letters Settele et al., 2014, Fifth Assessment report of the IPCC Norwegian University of Science and Technology 4
Gjengroing Relevante slekter Salix - Vierslekta Betula Bjørkeslekta Alnus - Oreslekta Salix glauca - Sølvvier Betula nana - dvergbjørk Alnus viridis- Grønnor Alnus viridis Photo Biopix: JC Schou Norwegian University of Science and Technology 5
Arktisk og alpin tundra er et kjæmpe karbon lager 50 % av globalt estimert underjordisk karbon (C) finnes innen nordiske sirkumpolare permafrost regioner Norwegian University of Science and Technology 6 Tarnocai et al 2009, Global biogeochemical cycles
Elementer i karbonbalansen lagre og flukser i hele økosystemet Fotosyntese: 6 CO2 + 6 H20 lys C6H12O6 + 6 O2 luft CO 2 vann Norwegian University of Science and Technology 7
Elementer i karbonbalansen lagre og flukser i hele økosystemet Respirasjon: C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H20 luft vann CO 2 Norwegian University of Science and Technology 8
Elementer i karbonbalansen lagre og flukser i hele økosystemet CO 2 Atmosphere Abo Net Ecosystem Exchange: NEE = GEP + RE Gross photosynthesis GEP Gross Ecosystem Photosynthesis (Negative) Above Abo ground Litter Litter Below ground Biomass Organic soil R shoots R Heterotrophic R roots R Heterotrophic RE Ecosystem respiration (Positive) Norwegian University of Science and Technology 9
Karbonbalansen under gjengroing netto opptag av karbon Større årligt opptag enn frigjøring av CO 2 Karbon under bakken forblir under bakken Jord temperatur < 10 C Jord temperatur > 10 C NEE NEE NEE Busker Graminider /dvergbusker Busker Graminider /dvergbusker Norwegian University of Science and Technology 10 Cahoon et al 2012, Ecology Letters
Karbonbalansen under gjengroing netto frigjøring av karbon Mindre opptag enn frigjøring av CO 2 -> større sirkulasjon av karbon Karbon under bakken blir frigitt til atmosfæren NEE Organic soil C Heath Ericoid mycorrhiza Shrub Ecto mycorrhiza Above ground biomass Parker et al., 2015, Global change biology, Clemmensen et al 2015, New phytologist Norwegian University of Science and Technology 11
Hva er det som skjer under gjengroing i en næringsfattig og eksponert hei? Heath Growth and allocation Height Shrubs Shading + C turnover C storage + Ectomycorrhiza Snow Litter quality less recalcitrant ( C:N ratio) (replacing ericoid mycorrhiza) + - Summer soil temp Winter soil temp N availability Modified from Wookey et al 2009 based on Clemmensen et al 2015, Veen et al 2015, Parker et al 2015 Norwegian University of Science and Technology 12?
Hva er det som skjer under gjengroing av et eng? Meadow Growth and allocation Shrubs C turnover? C storage Height Shading? Snow? - Summer soil temp? Winter soil temp - + Litter more recalcitrant ( C:N ratio) N availability Ectomycorrhiza (supplementing arbuscular mycorrhiza) N availability Modified from Wookey et al 2009 based on Becklin et al 2012 and Veen et al 2015 Norwegian University of Science and Technology 13
Hovedformål Hva skjer med karbon balansen når der er gjengroing? Mer biomasse, mer fotosyntese, større total karbonlagring? Eller blir der større sirkulasjon av karbon og mindre total karbon lagring? Norwegian University of Science and Technology 14
Hensikt med dette studiet Sammenligning av karbon budsjettet i vierkratt, snøleie og hei C Above ground Litter C Litter C Below ground GEP RE Shrub Meadow Heath Norwegian University of Science and Technology 15
Studie område Armodshøkollen Hjerkinnhøe Dovrefjell Norwegian University of Science and Technology 16
Arter i vierkratt - Shrub Salix glauca - Sølvvier Salix lapponum - Lappvier Vaccinium myrtilis - blåbær Saussurea alpina - fjelltistel Galium boreale - Kvitmaure Trientalis europaea- Skogstjerne Carex bigelowii Stivstar Avenella flexousa smyle Festuca ovina sauesvingel Norwegian University of Science and Technology 17
Arter i vierkratt - Shrub Pleurozium schreberi furumose Hylocomium splendens etasjemose Cladonia arbuscular mitis Fjellreinlav Cladonia stygia Svartfotreinlav Cladonia stellaris kvitkrull Polytrichum commune storbjørnemose Norwegian University of Science and Technology 18
Avenella flexousa smyle Arter i eng - meadow Festuca ovina sauesvingel Carex bigelowii stivstar hallictrum alpinum fjellfrøstjerne Deschampsia cespitosa sølvbunke Saussurea alpina - fjelltistel Leontodon autumnalis- følblom Ranunculus acris engsoleie Achillea millefolium ryllik Antennaria dioica kattefot Anthoxanthum nipponicum fjellgulaks Astragalus alpinus setermjelt Norwegian University of Science and Technology 19
Arter i eng - meadow Hylocomium splendens etasjemose Stereocaulon alpinum saltlav Hylocomiastrum pyrenaicum seterhusmose Cetraria islandica islandslav Aulacomnium palustre myrfiltmose Barbilophozia lycopodioides Gåsefotskjeggmose Norwegian University of Science and Technology 20 Sanionia uncinata klobleikmose
Arter i hei - heath Arctostaphylus uva-ursi melbær Vaccinium vitis-idaea tyttebær Empetrum nigrum hermaphroditum fjellkrekling Festuca ovina sauesvingel Norwegian University of Science and Technology 21
Cladonia arbuscular mitis Fjellreinlav Arter i hei - heath Cladonia rangiferina grå reinlav Cetraria islandica Islandslav Flavocetraria cucullata gulskjerpe Alectoria ochroleuca rabbeskjegg Dicranum flexicaule Norwegian lyngsigd University Ceratodon of Science purpureus and Technology ugrasvegmose Polytrichum juniperum einerbjørn 22
Metode CO 2 målinger Li-840A Photo by Benjamin Blonder Norwegian University of Science and Technology 23
Metode CO 2 målinger Norwegian University of Science and Technology 24
Metode karbon lager Heath Before Meadow After Photos: Mia Vedel Sørensen Shrub Photo: Rozalia Kapaz Norwegian University of Science and Technology 25 Photos: Kristin Odden Nystuen
Results 1 Karbon flukser i de ulike plantesamfunnene Norwegian University of Science and Technology 26
Take home message 1 Størst sirkulasjon av karbon i vierkratt og eng Vierkratt og eng Har større karbon sirkulasjon enn heia I vekstsesonen i fjor ved målinger om dagen Salix glauca in Shrub Avenella flexuosa in Meadow Norwegian University of Science and Technology 27
± SD Resultat 2 Karbon (C) lagret i de ulike plantesamfunnene Norwegian University of Science and Technology 28
Resultat 2 Karbon (C) lagret i de ulike plantesamfunnene Norwegian University of Science and Technology 29
Take home message 2 Størst karbon-lager i eng og hei 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) Anthoxanthum nipponicum in Meadow Campanula rotundifolia in Heath Norwegian University of Science and Technology 30
C-budsjett: hei og vierkratt NEE day growing = -0.019 NEE year around =? NEE day growing = -0.163 NEE year around =? C :N ratios in soil and litter Heath Ectomycorrhiza (replacing ericoid mycorrhiza) Salix-shrubs Norwegian University of Science and Technology 31
C-budsjett: eng og vierkratt NEE day growing = -0.123 NEE year around =? NEE day growing = -0.163 NEE year around =? Equal C :N ratios in soil and litter Meadow Ectomycorrhiza? (supplementing arbuscular mycorrhiza) Salix-shrubs Norwegian University of Science and Technology 32
Konklusjon Gjengroing ser ut til å føre til større sirkulasjon av karbon og mindre total karbon lagring Norwegian University of Science and Technology 33
Konklusjon Kan beitere forhindre disse effektene av gjengroing på karbonlagring? Norwegian University of Science and Technology 34
Spørgsmål? Kontakt mia.vedel.sorensen@ntnu.no http://www.ntnu.edu/biology/ecoshrub Blogg: Adventures of a plant ecologist www.mia-vedel-sorensen.dk=14 Takk til: Rozalia Kapas Kristin Odden Nystuen Brian Enquist ECOSHRUB s fantastiske feltfolk og samarbeidspartnere. Nansenfondet og Klimaforsk (og IK lykkes fond) Norwegian University of Science and Technology 35