Tutkimus selvitti ilmastonmuutoksen vaikutusta tundralla: lämpeneminen voi lisätä hiilen vapautumista hälyttävästi

Uumajan yliopiston, Aalto-yliopiston ja Luonnonvarakeskuksen yhteistiedote

Tutkimuksessa havaittiin, että ilman ja maaperän lämpeneminen sekä maaperän kuivuminen lisäsi hiilen vapautumista tundran ekosysteemistä.

Tundraekosysteemien toiminta muuttuu ilmaston lämpenemisen myötä, ja saa ne vapauttamaan arvioitua enemmän hiiltä, ilmenee Nature-lehdessä julkaistusta tuoreesta tutkimuksesta. Nämä muutokset voivat muuttaa tundran hiilinieluista hiililähteiksi, mikä puolestaan pahentaa entisestään ilmastonmuutoksen vaikutuksia.

Yli 70 tutkijasta koostuva kansainvälinen tutkijaryhmä simuloi kokeellisesti lämpenemisen vaikutuksia 28 tundrakoealalla eri puolilla maailmaa yläosastaan avointen kammioiden (open-top chambers, OTC) avulla. OTC-kammiot toimivat ikään kuin minikasvihuoneina, estäen tuulta ja sitoen samalla lämpöä paikallisen lämpenemisen aikaansaamiseksi.

Lämmityskokeissa ilman lämpötila nousi 1,4 astetta ja maaperän lämpötila 0,4 astetta, lisäksi maaperän kosteus laski 1,6 prosenttia. Tutkijat havaitsivat, että nämä lämpeneminen ja kuivuminen kasvattivat kesäajan ekosysteemihengitystä 30 prosenttia. Tämä lisääntynyt hiilen vapautuminen johtui niin maaperän kuin kasvillisuudenkin nopeutuneesta toiminnasta. Muutokset jatkuivat ainakin 25 vuotta lämmityskokeen alkamisen jälkeen, mitä aiemmat tutkimukset eivät olleet paljastaneet.

Yläosastaan avoimilla OTC-kammioilla tutkitaan ilmaston lämpenemisen vaikutuksia ekosysteemeihin tundra-alueilla. Kuva Latnjajauresta Ruotsista. Kuva: Sybryn Maes, Uumajan yliopisto.

“Tiesimme toki jo aiempien tutkimusten perusteella, että todennäköisesti havaitsemme hiilen vapautumisen lisääntymistä lämpenemisen seurauksena. Tutkimuksemme osoittaa kuitenkin, että kasvu on todella huomattava, ajasta ja paikasta riippuen jopa lähes nelinkertainen aiempiin arvioihin verrattuna”, sanoo tutkimuksen pääkirjoittaja Sybryn Maes Uumajan yliopistosta Ruotsista.

Tutkimuksessa ilmeni, että ekosysteemihengityksen lisääntyminen myös vaihteli maaperän olosuhteiden, kuten typpi- ja pH-tasojen mukaan. Hiilen vapautumisessa havaittiin siis maantieteellisiä eroja, ja joillain tundra-alueilla hiiltä vapautuu enemmän kuin toisilla. Tutkijoiden mukaan on tärkeää kyetä ymmärtämään lämpenemisen sekä maaperän olosuhteiden ja hiilen vapautumisen välisiä yhteyksiä mahdollisimman hyvin, jotta jatkossa voidaan luoda aiempaa parempia ilmastomalleja.

"Työmme arvioi ensimmäistä kertaa kokeellisesti lämpenemisen vaikutusta hiilen vapautumiseen tundraympäristöissä näin laajasti ja näin kattavan ekosysteemianalyysin avulla”, kommentoi professori Ellen Dorrepaal Uumajan yliopistosta.

Tutkimus tarjoaa samalla laajan näkökulman arktisen- ja vuoristotundran ekosysteemeihin, sillä siinä arvioidaan ekosysteemihengityksen lisääntymistä koko tundra-alueella, ja annetaan samalla aiempaa yksityiskohtaisempaa tietoa lämpenemisen vaikutusten alueellisesta vaihtelusta.

OTC-kammio Kilpisjärvellä auttaa kertomaan, miten ilmastonmuutos vaikuttaa tundran ekosysteemiin. Kuva: Anne Tolvanen, Luonnonvarakeskus.

“Havaitsimme, että jotkin alueet – etenkin osia Siperiasta ja Kanadasta – olivat herkempiä lämpenemiselle. Tulostemme mukaan lämpeneminen lisää hiilen vapautumista kaikkialla tundralla, mutta tarvitsemme lisää paikallista tutkimustietoa, erityisesti maaperän koostumuksen vaihtelusta, jotta pystymme pienentämään arvioiden isoa epävarmuutta ja parantamaan ennusteita”, sanoo Aalto-yliopistosta tutkimukseen osallistunut professori Matti Kummu.

Tutkijat painottavat, että on elintärkeää ymmärtää miten ekosysteemit muuttuvat ilmastonmuutoksen seurauksena ja miten nämä muutokset vaikuttavat ilmastoomme. Tutkimuksen tulokset ovat erinomainen lähtökohta yhä paremmille ilmastomalleille. Tutkijat aikovat jatkossa tarkentaa tuloksia analysoimalla miten kyseiset koealueet muuttuvat ajan mittaan, sekä laajentamalla kokeen kattavuutta ottamalla mukaan uusia koealueita.

"Tutkimus on esimerkki pitkän aikavälin kansainvälisen tutkimusyhteistyön voimasta ja siitä, kuinka se voi tarjota tietoa mittavista ekosysteemimuutoksista", kertoo professori Anne Tolvanen Luonnonvarakeskuksesta. ”Vuonna 1994 perustettu koealueemme subarktisella Kilpisjärvellä edustaa tässä tutkimuksessa Suomea. Se on maailmanlaajuisesti yksi tämän tutkimusryhmän pitkäaikaisimmista kenttäkohteista.”

Artikkeli Nature-lehdessä:

Maes, S. L. et al. (2024). Environmental drivers of increased ecosystem respiration in a warming tundra. NATURE (in press). doi: 10.1038/s41586-024-07274-7

Linkkejä:

Tundra flux database: https://www.tundrafluxdatabase.com/

International Tundra Experiment: https://www.gvsu.edu/itex/

Lisätietoja:

Anne Tolvanen
Tutkimusprofessori, ohjelmajohtaja
Luonnonvarakeskus
+358295323782
anne.tolvanen@luke.fi 

Dr. Sybryn Maes 

Department of Ecology and Environmental Science, Umeå University, Abisko, Sweden Department of Earth and Environmental Sciences, KU Leuven, Leuven, Belgium
Tel: +32 478 50 52 64
Email: sybryn.maes@gmail.com