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.
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.
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.
GLOBAL GINKGOs lövdatabas fokuserar på följande vetenskapliga frågeställningar:
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.
Institute of Geology and Palaeontology, University of Münster, Tyskland
Department of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences, Purdue University, USA
Meteorologiska institutionen, Stockholms universitet