Wallenberg Scholars

Förändringar i fjäll- och skogliga ekosystem

Klimatförändringar, skogsbränder, nytillkomna samt försvinnande arter påverkar viktiga funktioner i ekosystem både ovan och under jord. David Wardle har ägnat en stor del av sin forskarbana till att kartlägga samband och förstå betydelsen av dessa förändringar.

Hand som håller i blåbärsris

– Det finns mycket forskning om nya arters betydelse och även en hel del om artförlust men få har studerat nettoeffekten av båda dessa processer. Det är viktigt att göra om man vill förstå hur mänskliga aktiviteter påverkar artsammansättningen i ett ekosystem och hur detta i sin tur påverkar systemets produktivitet, näringscykel och förmåga att lagra kol, konstaterar David Wardle professor i mark- och växtekologi vid Sveriges Lantbruksuniversitet, SLU, i Umeå.

En fråga som är under diskussion är om de nya arterna som tillkommer i ett ekosystem tar över samma roll som de arter som samtidigt försvinner har haft.

– Det är fortfarande en öppen fråga men de nya arterna uppför sig annorlunda. De gamla arterna har under lång tid samspelat och anpassat sig till det lokala ekosystemet medan de nya arterna kommer från andra förhållanden, menar David Wardle.

"Anslaget ger mig en verklig möjlighet att utforska olika användbara uppslag och vägar vilka jag annars inte kunnat utforska."

Flitigt citerad

David Wardle kommer ursprungligen från Nya Zeeland men fick i mitten av 1990-talet kontakt med forskare vid SLU i Umeå och inledde då ett samarbete som förstärktes allt efterhand. Fältstationen i Abisko och öarna i Hornavan och Uddjaur i Arjeplogs kommun blev på så sätt utgångspunkten för en stor del av hans fältstudier, vilket så småningom också ledde till att han 2007 installerades som professor vid universitetet. Nu är han en av SLU:s mest citerade forskare.

– Jag trivs i Sverige och eftersom min fru är svenska så kändes det också ganska naturligt för oss att bosätta oss här.

Men helt har han inte släppt forskningen på Nya Zeeland. Varje vinter åker han dit för att framförallt studera hur nya djurarter påverkar ekosystemen i skogarna.

– Nya Zeeland är ett av de länder som påverkats mest av djur- och växtarter som introducerats av människor. Därför är det ett väldigt intressant område att studera, konstaterar David Wardle.

Studerar temperaturförändringar i Abisko

Längs med en av fjällsluttningarna i närheten av Abisko bedriver Wardle och hans forskargrupp bland annat en fältstudie där de försöker förutspå hur temperaturförändringar orsakade av den globala klimatförändringen kan påverka ekosystem. Studien genomförs inom spannet av en temperaturförändring på ungefär tre grader, liknande den temperaturökning man tror att den globala uppvärmningen kommer att orsaka under detta århundrade. Observationerna omfattar både vad som sker ovan och under jord.

– Eftersom temperaturen sjunker naturligt med en höjdökning så är höjdgradienter perfekta för att studera hur växter, djur och mark påverkas av en temperaturförändring, förklarar Wardle.

Studien visar att temperaturförändringarna i norra Sverige har lett till att delar av näringscykeln påverkas. David Wardle vill nu undersöka om dessa mönster ser likadana ut globalt.

– Därför påbörjar vi nu ett projekt längs med höjdgradienter i södra Chile, Europa och Colorado, USA, för att undersöka om de mönster vi sett i Abisko också återfinns på andra platser på jorden.

Skogen och kolcykeln

I ljuset av den globala klimatförändringen kan skogen fylla en viktig funktion genom att binda växthusgasen koldioxid och därigenom lagra kol i levande och döda växtdelar.

Wardles forskargrupp har sedan 1996 studerat öar i sjöarna runt Arjeplog, där vissa under de senaste 60 åren utsatts för naturliga skogsbränder medan andra stått orörda i femtusen år.

Skogsbränder ökar tillväxten hos både träd och markvegetation. Samtidigt påverkar de mängden kol som upplagras i ekosystemet.

Studien visar att när skogar blir äldre lagras mindre mängd kol ovan jord, medan betydligt mer kol lagras i själva marken.

– Det beror på att artsammansättningen av växter förändras när skogen åldras. Gamla ostörda skogar kan lagra mycket mer kol än yngre skogar. Utan återkommande skogsbränder kan det markbundna kolet dessutom bevaras i marken i tusentals år.

 Likande forskning pågår nu i skogliga ekosystem på Nya Zeeland och i Australien för att undersöka om samma förändringar sker i andra ekosystem som varit fria från störning i tusentals år.

Naturliga laboratorier

En stor del av arbetet sker ute i fält men Wardle och hans kollegor tar också med sig mängder av prover på jord, mossa och annan vegetation som de undersöker i labbet i Umeå.

– De markområden vi studerar fungerar som modellsystem för att testa ekologiska frågeställningar. De blir ”naturliga laboratorier”.  Sedan har våra laboratorier på SLU en uppsättning av utrustning och metoder för att analysera växt- och markmaterial som på så vis förstärker våra fältstudier, förklarar David Wardle.

David Wardle och hans forskargrupps roll är att identifiera förändringar i ekosystemen och söka sambanden som orsakar dem.

– Våra resultat kan sedan fungera som underlag för de som fattar beslut inom området.

Text Carina Dahlberg
Bild Magnus Bergström