Fältförsök i tundravegetation i norra Sverige. Öppna kammare simulerar framtida uppvärmning av jord och växter orsakad av klimatförändringar, och lövströ läggs till för att simulera ökat nedskräpning orsakat av expansion av björkar och pilbuskar (Foto:Anders Michelsen)
I norra Skandinavien, buskar expanderar in i tundran, där fixering av kväve från luften mestadels utförs av cyanobakterier associerade med mossor. Dessutom, förbättrad kvävefixering stimulerar växttillväxt. Ny forskning visar att när högre buskar expanderar in i tundran, näringsämnen i lövströ kommer antingen att främja eller minska kvävefixering, beroende på vilken buskart som dominerar. De vetenskapliga resultaten har nyligen visats av forskarna Kathrin Rousk och Anders Michelsen från Center for Permafrost och Institutionen för biologi vid Köpenhamns universitet, och publiceras nu i Global förändringsbiologi .
Mossor i subarktisk tundra koloniseras av bakterier som fixerar atmosfäriskt kväve (N2), och tillsammans, de kan bidra med 50 procent till ekosystemets totala kvävetillförsel. Trots denna nyckelroll, effekterna av klimatuppvärmning och ökad nedskräpning till följd av buskexpansion på N2-fixering i mossor är tvetydiga.
Biträdande professor Kathrin Rousk vid institutionen för biologi förklarar, "För att hjälpa till att förutsäga rollen av mossassocierad N2-fixering i ett varmt framtida klimat, vi kvantifierade N2-fixering under hela den snöfria perioden i subarktisk tundra. Vi använde data från ett fältexperiment i norra Sverige, där klimatförändringar simulerades med öppna kammare för att öka luft- och marktemperaturen, och med tillägg av växtströ från pil och björkbuskar."
Resultaten visar att N2-fixeringen var högst i de uppvärmda kamrarna och i björkströtillskottet (cirka 3 kg N ha-1 år-1), medan tillskotten av pilströ ledde till minskade N2-fixeringshastigheter (mindre än 2 kg N ha-1 år-1).
Mikrofotografi av mossblad med infogningsmikrofotografi av en kedja av blågröna alger (cyanobakterier) (röda) på en c. 0,1 mm långt fragment av ett mossblad (grönt). Mikrofotografier av cyanobakterier, som fixerar fri N2 från luften, tas i ett fluorescensmikroskop med ett grönt filter (200x förstoring). Mikrobilder av Kathrin Rousk
Rousk säger, "Uppvärmning kommer att leda till ökad N2-fixeringshastighet i mossor, medan konsekvenserna av ytterligare buskeexpansion kommer att bero på att den dominerande busken invaderar – expansionen av pil kommer sannolikt att begränsa kvävetillförseln via N2-fixering, En övervikt av björkbuskar kommer att öka N2-fixeringen och därmed, kvävetillförsel till ekosystemet."
Mängden N2 som är fixerad är viktig eftersom kväve är ett viktigt näringsämne för växttillväxt och är endast tillgängligt i begränsad tillgång i arktiska ekosystem. Tillgängligheten av kväve påverkar hur mycket CO2 växter kan förvärva genom fotosyntes, och därför påverkar det kolbalansen. Förändringar i N2-fixering på grund av global uppvärmning kommer att förändra kvävetillförseln till arktiska ekosystem med betydande konsekvenser för växternas tillväxt.
