Från gener till ekosystem: kvantifiering av växters respons mot globala miljöförändringar och dess påverkan på ekosystemfunktion

Tidsperiod:

1 januari 2019 – 31 december 2022

Projektledare:

Gustaf Granath

Finansiär:

Vetenskapsrådet

Bidragstyp:

Bidrag för anställning eller stipendier

Budget:

3 200 000 SEK

Detta projekt undersöker den genetiska basen för torvmossors respons mot globala miljöförändringar (klimatförändringar och eutrofiering genom kvävenedfall) och dess påverkan på ekosystemfunktion. Torvmossor (även kallade vitmossor) dominerar norra jordklotets torvmarker och dess unika egenskaper möjliggör stabila våtmarkssystem med långsiktig kolinlagring. De nordliga torvmarkerna innehåller idag kol motsvarande över 50% av vad som finns i atmosfären. Trots dessa mossors stora inverkan på jordens kolcykel vet vi relativt lite om deras fysiologiska respons mot globala förändringar. En avgörande faktor är om mossorna potentiellt kan anpassa sig till den nya miljön genom evolution, eller om anpassning sker snabbt genom att plastisk respons (acklimatisering). Hur torvmossorna anpassar sig har inte bara konsekvenser för deras överlevnad, utan får även konsekvenser för deras förmåga att upprätthålla torvmarkernas ekosystemfunktioner, såsom kollagring ochvattenhushållning. Trade-offs och genetiska korrelationer mellan egenskaper kan medföra att vissa anpassningar leder förändringar på andra egenskaper (t.ex. ökad tillväxt kan innebära snabbare nedbrytning) vilket kan få konsekvenser för torvmarkens ekosystemfunktioner. Det övergripande målet med det här projektet är att undersöka: i) potentialen för lokal adaption i en vitt spridd mossa, och ii) hur viktig fenotypisk plasticitet och adaption är för att upprätthålla torvmossors viktiga funktioner i torvmarker under klimatförändringar och kvävenedfall. Projektet kommer att använda Sphagnum magellanicum, en vanlig art som viktig för torvmarkernas funktion. Mossor är enkla att jobba med då de är klonala, och samma individ (genotyp) kan användas i olika experiment. Om arten är lokalt anpassad kommer att testas i ett transplanteringexperiment där kloner av mossan flyttas längs en klimat och kvävedepositionsgradient (Nederländerna – Norge). Efter ca två år avläses tillväxt och överlevnad för att testa om det finns lokal adaption, det vill säga om hemmapopulationerna klarar sig relativt bättre än de ditflyttade populationerna. För att separera klimat och kvävegradienten och noggrant kvantifiera plasticitet och adaption kommer jag även att utföra försök i växthus där kväve och temperatur manipuleras individuellt, och varje klon (genotyp) finns representerad i varje behandling (så kallade gen – miljö interaktion). Med dessa experiment är det också möjligt att testa för genetiska korrelationer. Utifrån dessa experiment kan information om mossans respons (evolutionära och plastiska) på globala miljöförändringar användas för att förbättra ekosystemmodeller. Detta kan användas för att utvärdera torvmarkers känslighet för globala förändringar, samt studera hur kolbalansen i torvmarkar kan variera på grund av torvmossan . I projektets sista del sker detta genom att för två ekosystemmodeller, lägga till en modul som modellerar hur mossans egenskaper förändras vid miljöförändringar. Detta ger även en inblick i de processer som format torvmossornas unika egenskaper att bygga upptorvmarker.