Tallars årsringar kan ge säkrare klimatprognoser
Forskare vid Umeå universitet har utvecklat en förfinad metod för att avgöra hur mycket koldioxid som träd tar upp från atmosfären. Genom att undersöka trädens årsringar med magnetresonans kan man både se hur mycket koldioxid trädet har tagit upp och bedöma hur mycket det kommer att ta upp i framtiden.
– Detta kan i förlängningen få betydelse för såväl miljöpolitik som skogsbruk, genom att ge bättre underlag om hur mycket koldioxid träden tar upp och hur de växer i en förändrad miljö, säger Jürgen Schleucher, professor vid Institutionen för medicinsk kemi och biofysik vid Umeå universitet.
Förfinad metod gav nya insikter
Forskare i Umeå har tidigare visat hur man genom att mäta atomtyper, isotoper, i trädens årsringar kan bedöma hur mycket koldioxid trädet historiskt har tagit upp. Det forskarna nu har gjort är att förfina metoden genom att göra magnetresonansmätningar som visar förhållandet mellan kolisotoperna 12C och 13C vid alla olika kolpositioner i trädets fotosyntetiska glukos. Det ger en helt annan upplösning än tidigare metoder som har byggt på medelvärden för glukospositionerna. Man kan jämföra med att titta med mikroskop istället för förstoringsglas. Metoden har man sedan använt på arkiv med årsringar som spänner över årtionden.
– Vi upptäckte flera hittills okända isotopsignaler i cellulosamolekylerna. De visar att fysiologiska näringsprocesser påverkar förhållandet mellan kolisotoperna vid enskilda kolpositioner. Information om de processerna kan hämtas från serier av årsringar som kan täcka tusentals år, säger Thomas Wieloch som forskar vid Institutionen för medicinsk kemi och biofysik vid Umeå universitet och är artikelns huvudförfattare.
Kan förutspå hur träden påverkas av framtida miljöförändring
Utöver signalen för upptaget av koldioxid, fann forskarna ytterligare väldefinierade signaler, ”fingeravtryck”, som även visar på andra processer efter upptaget av koldioxid i trädet. Forskarna gick sedan vidare och tittade på årsringar från elva olika trädslag fördelade över hela jordklotet och kunde se samma fingeravtryck för koldioxidupptaget i alla arter. Den nya metoden kan därmed både öka värdet av informationsinnehållet i växtarkiv samtidigt som den kan underlätta beräkningen av hur träden kommer att svara på framtida förändringar i miljön.
– Utifrån den här studien kommer vi att gå vidare med att identifiera fysiologiska mekanismer för ursprunget till de nya signalerna så att vi så småningom kan dechiffrera hur ökad koldioxid i luften i kombination med förändrat klimat påverkar trädens tillväxt, säger Jürgen Schleucher.
Trädens förmåga att ta upp koldioxid i luften kan ha stor betydelse för att mildra effekterna av koldioxidutsläppen från mänsklig aktivitet och den globala uppvärmningen som de orsakar. Exakt hur stort trädens koldioxidupptag kan bli vid ökade halter av koldioxid och varmare klimat har hittills varit svårt att beräkna. Umeåforskarnas studie har genomförts vid Umeå universitets kärnresonanslaboratiorium, NMR-infrastruktur, som hör till Kemiskt Biologiskt Centrum, KBC.
Studien publiceras i den vetenskapliga tidskriften Scientific Reports.
Studien:
Intramolecular 13C analysis of tree rings provides multiple plant ecophysiology signals covering decades,Thomas Wieloch, Ina Ehlers, Jun Yu, David Frank, Michael Grabner, Arthur Gessler, Jürgen Schleucher. Scientific Reports 8, 5048 (2018).
Kontakt:
Jürgen Schleucher, jurgen.schleucher@umu.se, 090-786 5388
Thomas Wieloch, thomas.wieloch@umu.se
