Cristin-prosjekt-ID: 468877
Sist endret: 12. desember 2019 17:44

Cristin-prosjekt-ID: 468877
Sist endret: 12. desember 2019 17:44
Prosjekt

The role of functional group interactions in mediating climate change impacts on the carbon dynamics and biodiversity of alpine ecosystems (FunCaB)

prosjektleder

Vigdis Vandvik
ved Institutt for biovitenskap ved Universitetet i Bergen

prosjekteier / koordinerende forskningsansvarlig enhet

  • Universitetet i Bergen

Finansiering

  • TotalbudsjettNOK 14.087.000
  • Norges forskningsråd
    Prosjektkode: 244525

Klassifisering

Vitenskapsdisipliner

Økologi

Emneord

Climate change

Kategorier

Prosjektkategori

  • Bidragsprosjekt

Tidsramme

Avsluttet
Start: 1. april 2015 Slutt: 1. november 2019

Beskrivelse Beskrivelse

Tittel

The role of functional group interactions in mediating climate change impacts on the carbon dynamics and biodiversity of alpine ecosystems (FunCaB)

Populærvitenskapelig sammendrag

Fjellstrøkene våre er viktige leveområder for mange plante- og dyrearter, men de bidrar også med viktige økosystemfunksjoner og tjenester som for eksempel karbonlagring, husdyrbeiter, og regulering av flom og skred. Samtidig er fjellets økosystemer særlig sårbare for klimaendringer. 

Fjellvegetasjonen består av flere viktige organismegrupper; blant annet primærprodusenter som busker, urter, gress, moser, og lav, og nedbrytere som bakterier og sopp. For å forstå hvordan klimaendringene påvirker økosystemet  som helhet må vi forstå både de direkte effektene av klima og klimaendringer på hver enkelt av disse gruppene, og vi må forstå hvordan klimaendringene påvirker samspillet mellom dem. I FunCaB  undersøker vi dette ved hjelp av felteksperimenter. Vi fjerner en eller flere av plantegruppene og undersøker hvordan de andre gruppene responderer, og vi gjør disse eksperimentene under forskjellige klimaforhold slik at vi kan undersøke klimaets betydning for samspillet. 

Hypotesen er at konkurranse mellom de forskjellige primærprodusentene vil dominere under relativt varme og produktive forhold, mens samarbeid (fasilitering) vil dominere under kalde og uproduktive forhold. Vi forventer også at moser bidrar mer til produktivitet og karbonlagring, og at sopp bidrar mer til nedbryting, under fuktige forhold. 

For å teste disse hypotesene måler vi karbondynamikk, nedbryting, og karbonlagre i jorda langs gradientene og i eksperimentene våre. Vi måler også artssammensetning, frøplanterekruttering og biomasse av moser og høyere planter. 

Resultatene bekrefter hypotesene våre. Når vi fjerner gress ser vi at urtene i lavlandet vokser og overlever bedre, mens urtene på fjellet faktisk klarer seg dårligere. Gress er den funksjonelle gruppen som er best i stand til å tåle, og utnytte, de endringene de utsettes for når naboene forsvinner. Resultatene viser videre at klima har stor betydning for  nedbrytning i jorda, og for karbonbinding gjennom fotosyntese, som begge er langsommere i kalde, våte klima. Samtidig ser vi også at plantesamfunnet, og spesielt den funksjonelle sammensetningen av arter har stor betydning for karbondynamikken. Gress og urter bidrar til raskere omsetning i økosystemet, mens moser bidrar til å stabilisere fuktighet og temperatur og dermed til saktere karbonbinding, men også saktere nedbryting. Dette betyr at konkurranse mellom artene dominerer under varme forhold, mens samarbeid eller fasilitering dominerer på fjellet.

Moser har i tillegg en effekt på mikroklimaet, i det de fungerer som et 'teppe' som jevner ut svingninger i temperatur og fuktighet. Denne regulerende effekten påvirker igjen mikroorganismene i jorda, noe som kan ha konsekvenser for nedbryting og karbonbinding.  

Slike spørsmål om endringer i interaksjoner langs klimagradienter er det ikke mulig å undersøke uten nettopp å kombinere eksperimenter og gradienter, i "markoøkologiske eksperiementer". FunCaB illustrerer hvordan slike elsperimenter kan brukes som et hjelpemidler for å forstå hvordan og hvorfor effektene av klima og miljøendringer varierer i landskapene.  

Resultatene våre vil også brukes i modellsimuleringer for å kunne si noe om konsekvensene av klima og klimaendringer for biologisk mangfold og karbonlagring på større skala og under forskjellige fremtidige klimascenarier. FunCaB vil dermed bidra til økt kunnskap om og tilbakekoblinger mellom terrestriske økosystemer og klimasystemet.

Vitenskapelig sammendrag

Mountain areas provide important habitats for many plant and animal species, and they also contribute important ecosystem functions and services such as carbon storage, livestock grazing pastures, and regulation of floods and landslides. Mountain ecosystems are particularly vulnerable to climate change, potentially threathening their charactersitic biodiversity and ecosystem services.

Alpine vegetation consists of several important groups of organisms; including primary producers such as shrubs, herbs, grasses, mosses, and lichens, and decomposers such as bacteria and fungi. To understand how climate change affects the ecosystem and its functioning we must understand both the direct effects of climate and climate change on each of these groups, and how climate change affects the interactions between them. FunCaB explores these questions using field experiments. We remove one or more of the functional groups graminoids, forbs, and bryophytes from intact alpine grassland vegetation and assess how the remaning groups are responding. We replicate these experiments under different temperature and precipitation conditions so that we can assess climatic context-dependencies of these interactions. 

The hypothesis is that competition between the different primary producers dominate under relatively warm and productive conditions, while cooperation (facilitation) dominate under cold and unproductive conditions. We also expect mosses to contribute more to productivity and carbon storage, and fungi contribute more to decomposition, under humid conditions.

To test these hypotheses, we measure Carbon dynamics, decomposition, and plant community composition, recruitment, and biomass along the climatic gradients and in response to the removal experiments. 

The results largely confirm our hypotheses; when we removed grasses, forbs in the lowlands grow and survive better, whereas the forbs in the mountains actually perform worse without their grass neighbors. Graminoids are the functional group best able to tolerate, exploit and compensate for the loss of their neighbours. Our studies further show that climate is of major importance for decomposition and carbon sequestration through photosynthesis, both of which are slow in cold, wet climates. At the same time, we also see that the plant community, and especially the functional composition of species, is of great importance for the carbon dynamics. For example, grass and herbs contribute to faster turnover in the ecosystem, while mosses help to stabilize moisture and temperature and thus to slow down carbon sequestration but also slow down decomposition. This means that competition between the species dominate under hot conditions, while cooperation or facilitation is dominant when it is cold. Mosses have an additional role in regulating soil microclimate with consequences for microbial activity and soil moisture content. 

Such questions about changes in the nature and strength of species interactions along climate gradients can only be investigated by replicating experiments along gradients. FunCaB is an example of a "macro-ecological experiment", a new methodological approach where we borrow strengths by combining experiments and gradient studies. Such approaches will become more important in the future as we urgently need to understand if and how the impacts of climate and environmental change vary across landscapes. 

The results of the FunCaB experiments are used in model simulations to predict the consequences of climate and climate change for biodiversity and carbon sequestration on a larger scale and under different future climate scenarios. The results will thus contribute to increased knowledge and feedbacks between terrestrial ecosystems and the climate system.

 

Metode

Repliserte felteksperimenter, makroøkologiske ekprimenter, funksjonelle grupper, vegetasjonsanalyser, karbonfluksmålinger, biomasse, frøplanterekruttering.  

prosjektdeltakere

prosjektleder

Vigdis Vandvik

  • Tilknyttet:
    Prosjektleder
    ved Institutt for biovitenskap ved Universitetet i Bergen

Siri Lie Olsen

  • Tilknyttet:
    Prosjektdeltaker
    ved Miljøvitenskap og naturforvaltning ved Norges miljø- og biovitenskapelige universitet
  • Tilknyttet:
    Prosjektdeltaker
    ved NINA Oslo ved Norsk institutt for naturforskning

Kari Klanderud

  • Tilknyttet:
    Prosjektdeltaker
    ved Miljøvitenskap og naturforvaltning ved Norges miljø- og biovitenskapelige universitet

Aud Helen Halbritter Rechsteiner

  • Tilknyttet:
    Prosjektdeltaker
    ved Institutt for biovitenskap ved Universitetet i Bergen

Lise Øvreås

  • Tilknyttet:
    Prosjektdeltaker
    ved Institutt for biovitenskap ved Universitetet i Bergen
1 - 5 av 9 | Neste | Siste »

Resultater Resultater

The handbook for standardized field and laboratory measurements in terrestrial climate change experiments and observational studies (ClimEx).

Halbritter Rechsteiner, Aud Helen; De Boeck, Hans J.; Eycott, Amy Elizabeth; Reinsch, Sabine; Robinson, David A.; Vicca, Sara; Berauer, Bernd; Christiansen, Casper Tai; Estiarte, Marc; Grünzweig, José M. mfl.. 2019, Methods in Ecology and Evolution. NMMU, TÜ, LU, NINA, UA, UNIGREIF, UB, RFB, NVV, BFW, CSIC, NORD, PNNL, SLU, UU, TUBF, NORCE, UzK, CEH, NTNU, UoCLA(, UIB, ET, AU, WUR, UIO, TOSU, UoTaA, USDA, UMU, JCU, IVL, BANGOR, HHB, NPI, UoA, VCU, NTU, UoI, LANL, LBHI, UoO, HY-HU, UBC, TUoG, GG, CSUA, ASU, MENDELU, PULS, KU, UdPVHU, WSL, UoNCaCH, CU, UdA, UOL, USU, NMBU, UALBERTA, AVCR, MTA, ICOSTAMUOL, HVLVitenskapelig artikkel

Carbon in coastal heathlands and semi-natural grasslands. A LandPress, FunCaB and Three-D perspective .

Althuizen, Inge; Haugum, Siri Vatsø; Velle, Liv Guri; Jaroszynska, Francesca Orinda Holl; Lee, Hanna; Olsen, Siri Lie; Klanderud, Kari; Halbritter Rechsteiner, Aud Helen; Vandvik, Vigdis. 2019, Fagseminar om karbonlagring i jord i åpent lavland/naturbeitemark: kartlegging, albedo, biologisk mangfold og avveining mellom økosystemtjenester. NORCE, NMBU, MF, UIBVitenskapelig foredrag

Functional group interactions mediate climate change impacts on the Carbon dynamics and Biodiversity of alpine ecosystems.

Jaroszynska, Francesca Orinda Holl; Althuizen, Inge; Halbritter Rechsteiner, Aud Helen; Lee, Hanna; Klanderud, Kari; Olsen, Siri Lie; Telford, Richard; Vandvik, Vigdis. 2019, International Mountain Conference. NMBU, NINA, UIBVitenskapelig foredrag

Editorial: Responses to climate change in the cold biomes.

De Boeck, Hans J.; Hiltbrunner, Erika; Jentsch, Anke; Vandvik, Vigdis. 2019, Frontiers in Plant Science. UA, UB, UIBVitenskapelig artikkel
1 - 5 av 51 | Neste | Siste »