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

mia.vedel.sorensen@ntnu.no 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)

Kontaktmia.vedel.sorensen@ntnu.no

http://www.ntnu.edu/biology/ecoshrubBlogg: Adventures of a plant ecologist

www.mia-vedel-sorensen.dk=14