Träd och insekter kan spela en betydande roll för utsläpp av metan - en potent växthusgas - och förbättra vår förståelse för exakt hur detta händer kan hjälpa till att rikta in mer effektiva sätt att bekämpa den globala uppvärmningen.

Eftersom metan har mer än 80 gånger den globala uppvärmningspotentialen för koldioxid över 20 år, utsläppen från träd - och eventuella förändringar av dessa på grund av den globala uppvärmningen - kan ha betydande konsekvenser för jordens klimat.

"Vi har sett aeroba metanutsläpp (från trädkronor), och dessa har ett starkt mönster under dagen, sa doktor Mari Pihlatie, docent vid Institutionen för jordbruksvetenskap vid Helsingfors universitet, Finland.

Hon och hennes team i forskningsprojektet MEMETRE spårar metan för att se om det produceras i bladen tillsammans med fotosyntes, eller om det är jordburen gas som strömmar upp genom stammen, eller från andra aktiviteter i själva bagagerummet.

"Det verkar som om boreala trädkronor avger metan på dagtid, inte på natten, och att metanutsläppen följer fotosyntetisk aktivitet och strålning (solljus), "Dr Pihlatie sa.

Säsonger

Indikationerna är att snarare än att vara kopplad till fotosyntes, dessa utsläpp av trädstammar är mer sannolikt kopplade till att jordbaserad metanproduktion transporteras genom träden till atmosfären. En annan möjlighet är att den produceras genom mikrobiell metanbildning inuti själva stammarna.

Metanflöden från trädstammar varierar också med årstiderna, stiger under de nordiska somrarna och sjunker i kylan, mörka vintrar. Denna säsongsvariation ställer frågor om vad som kan hända med trädenas bidrag till metanbudgeten i framtiden, med tanke på förändringar i det globala klimatet.

Dr Pihlatie forskning har tittat på tallar, granar och björkar som finns i boreala skogar i Finland och Sverige, som är typiska för höga nordliga breddgrader i Europa, Asien och Nordamerika.

Hennes team gör fältmätningar och utför experiment under kontrollerade laboratorieförhållanden, genom att använda stabila kolisotoper för att identifiera ursprunget till metan som släpps ut från träd. Genom att mata ett slutet träd med koldioxid med hjälp av kol-13, forskarna syftar till att identifiera om kolet som förekommer i metanutsläppen snabbt har fixerats av bladen eller barrtråden genom fotosyntes, eller om det är "äldre" kol från olika processer i trädet.

Övervaka

För att övervaka utsläpp i kapellet, forskarna har utvecklat nya sätt att innesluta en gren i en lufttät låda, komplett med lasrar för att kontinuerligt och automatiskt mäta förändringar i gasflöden och koncentrationer under dagliga och säsongscykler.

"På detta sätt syftar vi till att förstå kopplingen mellan metanproduktion och trädets fysiologiska aktivitet, som fotosyntes och transpiration, "Dr Pihlatie sa.

Att riva upp metanprocessen i träd - och den större rollen som boreala skogar - kan ge en tydligare bild av deras bidrag till den globala metanbudgeten, där källor och sänkor (lagrar) för metan tappas upp. Det kan också hjälpa till att försöka bedöma klimatförändringarnas framtida inverkan på dessa metanprocesser själva.

"Baserat på våra mätningar, CH4 (metan) -utsläppen från träd i de boreala skogarna minskar inte trädens koldioxidkapacitet avsevärt, "Dr Pihlatie sa, tillägger:"Dessa växande träd fungerar alltid som en kolsänka, oavsett hur mycket de avger CH4. "

Ökande

Medan de globala metanemissionerna är mycket lägre än för koldioxid, de har ökat stadigt de senaste åren, med siffror från november 2019 som visar en markant ökning.

Det finns inga definitiva förklaringar till varför detta är fallet, men viss forskning har pekat på den dramatiska ökningen av fracking för skiffergas som en huvudmisstänkt för ökningar under det senaste decenniet.

Men det finns också mer att förstå om detaljerna om exakt vad som påverkar metanbudgeten och hur detta förändras.

Väl luftade jordar, till exempel, fungera som "metan" som sänker metan genom att absorbera cirka 4% av de årliga metanutsläppen globalt, med underjordiska mikroorganismer välkända som metankonsumenter. Men ny forskning visar att detta kan minska eftersom klimatförändringarna ökar nederbörden i tempererade och tropiska regioner, och att inkludera metanutsläpp i denna typ av beräkningar kan visa en ytterligare minskning av sänkningseffekten.

Bland jordlevande djur, termiter är betydande metanavgivare som redan tas med i den globala metanbudgeten. Men det har varit lite fördjupad forskning om rollen i metankretsen för andra underjordiska varelser, som skalbaggar eller tusenfotingar, i välventilerade högmarker.

Metan som släpps ut av insektslarver kan vara tillräckligt signifikant för att motivera inkludering i den markbundna metankretsen, sa Dr Carolyn-Monika Görres, en markekolog vid Institutionen för tillämpad ekologi vid Hochschule Geisenheim University i Tyskland.

Doodlebugs

Hennes CH4ScarabDetect -projekt inkluderade den första fältforskningen om metanutsläpp från larverna av doodlebugs, eller cockchafers, från scarabbagelfamiljen.

Hennes fältstudier av den vanliga kakaffären, Melolontha melolontha - en anmärkningsvärd jordbruksskadegörare - och skogskockaffären, M. hippocastani, visade betydligt högre metankoncentrationer än vid laboratorieförhållanden.

Medan de vuxna bara lever i ungefär fyra till sex veckor, deras larver lever under jorden i tre till fyra år, mumsa på rötterna - och producera metan.

Dr Görres och kollegor utvecklade ett system med akustiska sensorer för att övervaka doodlebuglarverna under jorden, att spela in när de flyttade, åt och kommunicerade.

Syftet var att avlyssna larverna utan att störa dem, för att se hur deras aktiviteter passar med metanflödesmätningar.

Det är kanske inte så enkelt som att säga att eftersom de avger metan, larverna minskar markens nedsänkningskapacitet, Dr Görres sa.

Larvutsläppen skapar förutsättningar som bidrar till metankrävande mikroorganismer. Och hon tror att på längre sikt, när larverna avlägsnas eller minskar deras metanutsläpp i vissa faser av deras livscykel, jorden kan bli en bättre sjunka när mikroorganismerna vänder sig till atmosfärisk metan för mat.

'(Med tanke på hela metanbudgeten), det är ingen stor skillnad mellan (totala) globala metanutsläpp och (totala) globala metanförbrukning, så om vi kan lyckas öka sjunkapaciteten för (hög) mark, då har vi en chans att minska metankoncentrationerna i atmosfären, "Dr Görres sa.