Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Tærskelværdier for temperaturens påvirkning på økosystemers aktivitet kan forbedre prognoser for fremtidens klimaforandringer

I en netop offentliggjort artikel i Nature Ecology & Evolution har et stort hold af internationale forskere blandt andet fra Aarhus Universitet undersøgt, hvordan økosystemers respiration afhænger af temperatur. Økosystemerne viser tærskelværdier for temperaturens påvirkning på økosystemernes udledninger af CO2, og det kan være med til at forbedre prognoser for fremtidens klimaforandringer.

10.03.2021 | Camilla Brodam

Foto: Colourbox

Jordens økosystemer spiller en stor rolle i forhold til jordens kulstofcyklus og dermed også tab af kulstof. Økosystemernes respiration (ånding) afhænger af samspillet mellem planter, dyr og mikroorganismer, som bakterier og svampe, og denne respiration afhænger i høj grad af temperatur. I en ny publikation i det internationalt anerkendte tidsskrift Nature Ecology & Evolution har forskere fra blandt andet Institut for Agroøkologi ved Aarhus Universitet undersøgt forholdet mellem temperatur og respiration fra jordens økosystemer. 

”Det er et emne af stor betydning for modellering af fremtidige klimaændringer, men det er også et område, hvor der har været savnet en empirisk analyse på storskala niveau af sammenhængen mellem temperature og respiration,” fortæller professor og institutleder Jørgen E. Olesen.

210 forskellige steder på Jorden

Sammenhængen mellem temperatur og respiration beskrives typisk ved en eksponentiel sammenhæng mellem temperatur og respiration. Det er denne sammenhæng, forskere har testet ved at undersøge, om der er tærskelværdier, hvor denne sammenhæng ikke holder længere. Dette er gjort på tværs af 210 målesteder fordelt over hele klodens landareal. På disse lokaliteter er udvekslingen af CO2 mellem økosystem og atmosfære blevet målt over længere perioder. 

”De 210 lokaliteter er spredt globalt, så vi dækker et omfattende temperaturinterval. Og det betyder, at vi har kunnet finde tærskelværdier for både høj og lav temperaturer i forhold til økosystemernes respiration. Det hænger sådan sammen, at når man over eller under en bestemt temperatur, så følger økosystemernes stofstifte ikke længere den eksponentielle sammenhæng,” fortæller Jørgen E. Olesen. 

Med andre ord har forskerne fundet frem til økosystemernes følsomhed og afhængighed af temperaturen. Et eksempel på, hvordan temperatur påvirker økosystemerne er permafrost områder, hvor det er så koldt, at temperaturen er under den af forskerne fastslåede tærskelværdi for økosystemer, det vil sige, at økosystemerne er sat i dvale. 

”Men stiger temperaturen over den lave tærskel for mikrobiel nedbrydning i disse permafrostområder, så risikerer vi, at store lagre af labilt kulstof kan blive frigjort,” forklarer Jørgen E. Olesen. 

Tid spiller også en rolle

Som en del af undersøgelsen, har forskerne undersøgt forskellige tidsintervaller, og det viser sig, at jo længere tidsperiode, der betragtes desto lavere er økosystemernes følsomhed overfor  temperaturen. 

”Vi har benyttet målinger fra en halv times varighed til et helt års varighed. Og vores resultater indikerede, at økosystemernes årlige respiration har en markant lavere temperaturfølsomhed sammenlignet med variationen på timeniveau. Det viser, at miljøfaktorernes indflydelse på respirationen varierer med tidsperioden. Det spiller en vigtig rolle i forhold til jordens evne til at kunne fasthold kulstof under klimaforandringer, som vi oplever nu og vil opleve i fremtiden,” fortæller Jørgen E. Olesen. 

For eksempel har forskerne kunnet se, at det er temperaturen, der påvirker aktiviteten i underjordiske mikrobielle grupper i kolde klimaer, mens det i højere grad er begrænsningen af vand- og næringsstoffer, der påvirker aktiviteten i varmere klimaer. 

Fremtidens klima 

”I vores undersøgelse har vi fundet temperaturtærskler for, hvornår økosystemers respiration ændres i forhold til en standardkurve. Men det er vigtigt at huske på, at den her slags resultater skal valideres i forhold til mange forskellige økosystemkomponenter, når detaljeret data, som er indsamlet over længere tid er tilgængelig. Og så er det vigtig at huske, at menneskeskabte ændringer også spiller ind på økosystemers aktivitet,” fortæller Jørgen E. Olesen. 

Men selvom resultaterne i fremtiden skal valideres ud fra langt flere data, så kan resultatet af undersøgelsen ifølge forskerne stadig spille en vigtig rolle i forhold til at inkludere de globale tærskelværdier for temperatur i beskrivelsen af klimaforandringer, og dermed forbedre prognoser af klimaændringer. 

Bag om forskningen
Samarbejdspartnere: Institut for Agroøkologi ved Aarhus Universitet, Cranfield University, University of Reading, Lund University, European Commission, University of British Columbia, University of Colorado, INRAE, Thünen Institute of Climate-Smart Agriculture, Global Change Research Institute of the Czech Academy of Sciences, Forschungszentrum Jülich, CNR, Virginia Commonwealth University, National Agriculture and Food Research Organization, Japan Agency of Marine-Earth Science and Technology, Autonomus Province of Bolzano, Free University of Bolzano, University of Goettingen, GFZ German Research Centre of Geoscience, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Københavns Universitet, University of Innsbruck, ETH Zürich, Land & Water Commenwealth Scientific and Industrial Research Organisation, The University of Queensland og  Russian Academy of Sciences.
Finansiering: Denne undersøgelse er finansieret af Leverhulme Trust Research Project Grant (RPG-2017-071) og et Leverhulme Trust Research Leadership Award (RL-2019-012) to C.V. A.M. støttet af  BBSRC (BB/S019952/1) og the Leverhulme Trust (RPG-2019-170), P.D.B. by the US Department of Energy Office of Science (7094866), D.B. by French Agence Nationale de la Recherche (ANR-10-LABX-25-01; ANR-11-LABX-0002-01), J.D. by the Ministry of Education, Youth and Sports of the Czech Republic (LM2015061), C.G. by a National Science Foundation Award (1655095) og A.V. by Russian Foundation for Basic Research project 19-04-01234-a.
Læs mere: Publikationen ”Temperature thresholds of ecosystem respiration at a global scale” er udgivet af Nature Ecology & Evolution. Den er skrevet af: Alice S. A. Johnston, Andrew Meade, Jonas Ardö, Nicola Arriga, Andy Black, Peter D. Blanken, Damien Bonal, Christian Brümmer, Alessandro Cescatti, Jiří Dušek, Alexander Graf, Beniamino Gioli, Ignacio Goded, Christopher M. Gough, Hiroki Ikawa, Rachhpal Jassal, Hideki Kobayashi, Vincenzo Magliulo, Giovanni Manca, Leonardo Montagnani, Fernando E. Moyano, Jørgen E. Olesen, Torsten Sachs, Changliang Shao, Torbern Tagesson, Georg Wohlfahrt, Sebastian Wolf, William Woodgate, Andrej Varlagin og Chris Venditti
Kontakt: Professor og institutleder Jørgen E. Olesen, Institut for Agroøkologi, Aarhus Universitet. Tlf. +45 40821659 eller e-mail: jeo@agro.au.dk

Forskning, DCA, Agro