Jak rośliny, owady i gleba wpływają na zmiany klimatu w Arktyce
Biogenne lotne związki organiczne (BVOC) to cząsteczki gazowe uwalniane głównie przez roślinność. „Istnieją tysiące różnych BVOC” — wyjaśnia główna badaczka projektu TUVOLU Riikka Rinnan z Uniwersytetu Kopenhaskiego w Danii. „Nie są to gazy cieplarniane, ale raczej takie, które szybko reagują z innymi składnikami powietrza”. Naukowcy odkrywają, że reakcje te mogą mieć konsekwencje dla naszego klimatu. Mogą zwiększać produkcję ozonu, gazu cieplarnianego, i wydłużyć czas życia metanu, innego gazu cieplarnianego. Interakcje BVOC mogą również wytwarzać cząsteczki aerozolu, które powodują zarodkowanie chmur.
Zmiany roślinności, pojawy owadów i wieczna zmarzlina
W ramach projektu TUVOLU, wspieranego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych, zbadano, w jaki sposób emisje BVOC mogą zmieniać się w ekosystemach Arktyki. Jest to krytyczny obszar badań, ponieważ region Arktyki ociepla się szybciej niż średnia globalna. „To ocieplenie powoduje duże zmiany roślinności w Arktyce” — zauważa Rinnan. „Chcieliśmy dowiedzieć się, jaki może mieć to wpływ na poziomy BVOC i czy rozmarzanie wiecznej zmarzliny może być mieć tu znaczenie”. W ramach projektu przeanalizowano również rolę pojawów owadów w regionie arktycznym. Wraz ze wzrostem temperatury wskaźniki przeżywalności owadów mogą również się zwiększać. Wiele roślin produkuje i uwalnia pewne BVOC w celu ochrony przed atakami owadów. Kluczowym elementem projektu były badania terenowe na Grenlandii, w Norwegii i Szwecji. „Używaliśmy helikopterów do transportu naprawdę drogiego sprzętu, takiego jak spektrometry masowe, do miejsc o naprawdę trudnych i wymagających warunkach” — dodaje Rinnan. Sprzęt ten był używany do pomiaru temperatury roślinności oraz gazów BVOC, a także do pobierania próbek z powrotem do laboratorium. „Na przykład próbki wiecznej zmarzliny zostały zebrane w Arktyce, odesłane zamrożone i stopione w laboratorium” — mówi Rinnan. „To pozwoliło nam zmierzyć, co dzieje się, gdy wieczna zmarzlina topnieje. Przeprowadziliśmy również modelowanie komputerowe, aby uzyskać obraz całego regionu arktycznego”.
Wrażliwość na temperaturę i wytwarzanie BVOC
Projekt z powodzeniem powiązał wrażliwość na temperaturę z powstawaniem BVOC. „Łącząc obrazowanie termiczne liści z zebranymi przez nas danymi o związkach BVOC, byliśmy w stanie wykazać, że roślinność w arktycznej tundrze jest bardzo wrażliwa na temperaturę” — zauważa Rinnan. „Mogliśmy zauważyć, że emisje BVOC zwiększają się gwałtownie wraz ze wzrostem temperatury”. Jednym z zaskakujących odkryć było to, jak silny wpływ na uwalnianie BVOC mogą mieć owady. „Wiele BVOC ma na celu odstraszanie owadów i jest uwalnianych tylko wtedy, gdy rośliny są atakowane” — wyjaśnia Rinnan. „Odkryliśmy, że poważne pojawy owadów, którym często sprzyja cieplejsza pogoda, mogą mieć istotny wpływ na poziomy BVOC”. Zespół nadal pracuje nad zebraniem informacji z próbek wiecznej zmarzliny. Rinnan dodaje, że obecne modele BVOC zwykle nie uwzględniają ani owadów, ani gleby — a projekt TUVOLU wykazał, że należy się tym zająć.
Modelowanie zmian klimatu w Arktyce
Rzeczywiście, projekt pomógł podkreślić, jak złożone jest modelowanie zmian klimatu w Arktyce i otworzył nowe ścieżki badań. „Wciąż pozostaje wiele pytań bez odpowiedzi” — mówi Rinnan. „Na przykład, jak wzrost poziomu CO2 wpływa na emisje BVOC?” Innym ważnym obszarem badań jest rola gleby. „Wygląda na to, że gleby mają tendencję do wchłaniania BVOC, a nie ich wytwarzania” — zauważa Rinnan. „Można powiedzieć, że to gorący temat, nad którym wciąż pracujemy. Ale są pytania, na które najpierw musimy znaleźć odpowiedzi, aby rozpocząć drogę w kierunku łagodzenia skutków”.
Słowa kluczowe
TUVOLU, rośliny, owady, Arktyka, zmiana klimatu, roślinność, wieczna zmarzlina
