Hitta hit:
T-bana: Universitetet
Frescativägen 40

Ordinarie öppettider:
Tisdag-söndag 10-18

  • Huvudmeny

Global Ginkgo - klimatforskning med hjälp av "levande fossil"

Ett nutida höstlöv av Ginkgo biloba ovanpå ett nästan identiskt 49 miljoner år gammalt ginkgolöv (från den eocena Klondyke Mountain Formation, Washington, USA). Bild från Wikipedia Commons.

Sammanfattning

Forskningsprojektet GLOBAL GINKGO har som mål att förfina klyvöppningsanalys för bestämning av forna koldioxidnivåer med hjälp av Ginkgo biloba (ginkgo) – kanske jordens viktigaste växt för paleoklimatforskning, vilken behandlar sambandet mellan klimat och koldioxidhalter i atmosfären.

Koldioxid är en viktig växthusgas vars koncentration i atmosfären har ökat med rekordartad hastighet med mer än 35% under de senaste hundra åren, huvudsakligen på grund av mänskliga aktiviteter. Dess atmosfärhalt förutspås öka ytterligare och resultera i temperaturhöjningar på upp till 4°C till år 2100 (IPCC-rapport 2015), med allvarliga effekter på socioekonomi och ekosystem. En av nutidens största vetenskapliga utmaningar är att förbättra säkerheten i prognoser för framtida klimatförändringar, och många väsentliga frågor är här obesvarade. Till exempel är det exakta sambandet mellan koldioxid och temperatur – den så kallade klimatkänsligheten – ännu dåligt förstått. En nyckelfråga är här huruvida klimatkänsligheten är beroende av bakgrundsförhållanden, d.v.s. om den skiljer sig mellan varma respektive kalla klimat.

Klyvöppningar (eng. stomata) är porer på bladytan genom vilka gasutbyte äger rum, d.v.s. kol upptas till fotosyntesen i form av koldioxid, medan vattenånga och syre avgår genom diffusion. En negativ korrelation existerar mellan klyvöppningstäthet (stomatal density, SD) och koldioxid eftersom växter försöker bevara vatten genom att minska klyvöppningstätheten när koldioxid är lättåtkomlig. Detta förhållande kan användas för att bestämma forna koldioxidnivåer med hjälp av fossila löv – metoden kallas stomatal proxy.

Den negativa korrelationen mellan klyvöppningstäthet och atmosfärisk koldioxidhalt låter oss rekonstruera forntida koldioxidnivåer med hjälp av fossila löv (M. Steinthorsdottir, opublicerat. Illustration av P. von Knorring, NRM).

Ginkgo som grupp uppvisar en anmärkningsvärd evolutionär stabilitet, med nära släktingar rikligt förekommande i den fossila lagerföljden så långt tillbaka som under permtiden (c:a 270 miljoner år sedan), vilket gör den idealisk för koldioxidbestämningar baserade på klyvöppningsanalys. Ginkgo biloba – den enda levande representanten för tidigare formrika släkten – är idag globalt rikligt förekommande och växer på alla kontinenter utom Antarktis. För att förfina klyvöppningsmetoden (stomatal proxy) för ginkgo behöver vi en bättre förståelse av huruvida ytterligare miljöfaktorer, förutom koldioxid, väsentligt påverkar klyvöppningstätheten hos levande – och därför förmodligen fossila – ginkgo.

Behandling av löv. Två kinesiska Ginkgo biloba-löv som har fotograferats, vägts, märkts och provtagits för isotopanalys. Nästa steg är att behandla en 1x1 cm2 fyrkantig bit av varje löv med syra för att separera kutikulan från den mjuka vävnaden, färga in och permanentmontera kutikulan på tunna glas för mikroskopisk analys.

Projektet GLOBAL GINKGO undersöker hur stabil klyvöppningstätheten är hos nutida Ginkgo biloba som växer i känd koldioxidkoncentration men under olika temperatur- och nederbördsförhållanden. För detta ändamål insamlade vi under 2017–2018, i en pågående "medborgarforsknings"-verksamhet, närmare tusen löv från c:a 150 träd i mer än femton länder på fyra kontinenter på båda halvkloten, täckande klimatzoner från tempererad-boreal (t.ex. Stockholm) till marginell-tropisk (t.ex. Lahore, Pakistan). Jorden används på så sätt som en "exprimentkammare" med kontrollerad – eller snarare uppmätt – global koldioxidhalt, men varierande naturliga miljöförhållanden.

Kutikula från löv av Ginkgo biloba i 200 gångers förstoring. Klyvöppningar och epidermceller syns tydligt. Klyvöppningstäthet samt storlek och form hos alla celler mäts för varje löv i databasen.

GLOBAL GINKGOs lövdatabas fokuserar på följande vetenskapliga frågeställningar:

  • Påverkas klyvöppningstätheten hos Ginkgo biloba av höjda temperaturer under konstant koldioxidnivå?
  • Påverkas klyvöppningstätheten av andra miljöfaktorer (fuktighet, årligt temperaturintervall, årlig nederbördsmängd och -distribution, årlig solradians, etc.)?
  • Påverkar höjda temperaturer lövmorfologi, såsom vikt, storlek och form?

Resultaten av denna forskning kommer att väsentligen förfina metoden att bestämma koldioxidhalter baserade på klyvöppningstätheten hos ginkgo-löv. Därmed kommer vi att kunna omkalibrera tidigare publicerade datamängder och rekonstruera koldioxidnivåer med större exakthet, vilket leder till bättre förståelse av geosystemens klimatkänslighet och därmed mer tillförlitliga förutsägelser om antropogena klimatförändringar.

Forskningen stöds av Vetenskapsrådet (VR): Starting grant NT7-2016 04905

Externa projektdeltagare

Institute of Geology and Palaeontology, University of Münster, Tyskland

Department of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences, Purdue University, USA

Meteorologiska institutionen, Stockholms universitet

Löv har insamlats från hela världen för GLOBAL GINKGO-projektet - här ett av många Ginkgo biloba-träd längs med Hornsgatan i Stockholm.

Löv av Ginkgo biloba från Köpenhamn, med vackra höstfärger.