Under de senaste åren har forskare sett att träden i nordliga barrskogar har en minskande tillgång på det viktiga näringsämnet kväve. Men varför det är så har varit oklart, fram till nu. En ny studie kan, tack vare ett unikt arkiv, visa att det hänger ihop med en ökande koldioxidhalt i atmosfären.
Forskningssammanställningar från olika delar av världen har de senaste åren visat på en oroväckande global trend: Analyser av kväveisotoper i årsringarna hos träd tyder på att deras tillgång till det viktiga näringsämnet minskar stadigt över tid.
Men varför? Beror det på att kvävenedfallet faktiskt bromsats in sedan 1990-talet, eller påverkas kväveupptaget i träden av stigande koldioxidhalter i atmosfären? Frågan har gäckat forskarvärlden. Nu visar en ny studie från Sveriges lantbruksuniversitet (SLU) i Umeå en tydlig koppling mellan den minskande kvävetillgängligheten och halterna av koldioxid.
För att genomföra studien har forskarna använt en enorm samling sparade borrkärnor (pennstora urborrningar genom trädens årsringar) för att, likt en tidsmaskin, följa kvävevärdena i trädprover så långt som 60 år bakåt i tiden.
– Det här är ett annat sätt att bygga kronologin på. I stället för att följa ett träd tillbaka i tiden kan vi välja ut träd i samma åldrar från olika tidsperioder, vilket gör att vi undviker problem med att kväve rör sig inom trädet under dess livstid, säger Kelley Bassett, doktorand vid institutionen för skogens ekologi vid SLU i Umeå.
Årtiondens insamling av borrkärnor har lett till miljonsamling
Samlingen av borrkärnor är ett resultat av att SLU:s fältinventerare i generationer har samlat borrkärnor från hela Sverige för att bedöma ålder och tillväxt i skogen. Efter att de analyserats har de packats i lådor och förvarats i ett ständigt växande arkiv. Efter många årtionden omfattar det nu över en miljon borrkärnor. Prover som kunde kastats, men som i stället sparats för framtiden.
– Det var som att hitta ett USB-minne med en helt bortglömd roman på, säger Michael Gundale, professor vid institutionen för skogens ekologi och skötsel på SLU i Umeå.
– Det är fantastiskt på ett sätt, att det kloka beslutet att spara de här proverna kan leda till helt ny, viktig forskning, säger Jonas Fridman vid institutionen för skoglig resurshushållning på SLU i Umeå.
Skapade tidslinje över kvävetillgängligheten i svensk skog
Genom att analysera kväveinnehållet i 1 609 av dessa borrkärnor kunde forskargruppen skapa en tidslinje över kvävetillgängligheten i den svenska skogen. Det stora materialet gjorde det möjligt att jämföra träd av samma ålder och från samma typer av skog i olika delar av landet.
Tack vare Sveriges geografi kan studien beskrivas som ett perfekt naturligt experiment. Eftersom det historiska kvävenedfallet i södra Sverige är omkring fyra gånger så stort som i norra, samtidigt som koldioxidhalten är relativt jämn kunde de två faktorernas påverkan på kväveinnehållet i borrproverna skiljas från varandra. Och forskarna fick ett tydligt svar.
– Vi tittade på alltifrån koldioxid, kvävenedfall och temperatur till skogens densitet för att se vad som faktiskt kan förklara de minskande kvävenivåerna i träden. Endast den stigande koldioxidhalten i atmosfären kunde förklara förändringen vi ser, och det var extremt tydligt, säger Kelley Basset.
Skogarnas förmåga att växa minskar
Resultaten tyder alltså på att det norra barrskogsbältets förmåga att växa minskar i takt med att koldioxidhalten i atmosfären ökar. Många av dagens klimatmodeller tar redan hänsyn till kvävebegränsningen i dessa skogar i sina beräkningar, men den nya studien bidrar med ett av de hittills mest omfattande fältbaserade beläggen för hur omfattande och ihållande kvävebegränsningen tycks vara.
– Innebörden är oroväckande, säger Michael Gundale. De landbaserade ekosystemen tar idag upp en tredjedel av de globala koldioxidutsläppen. Även om det är oklart om den minskande kvävetillgången påverkar trädtillväxten i dagsläget, kan den långsiktiga följden bli en försvagad kolsänka som inte håller jämna steg med atmosfärens stigande koldioxidhalt. Vi visar att en minskande näringstillgång till följd av stigande koldioxidhalter inte bara är en teoretisk beräkning, utan något som redan pågår i boreala skogar.
– Det har länge antagits att mer koldioxid leder till mer tillväxt. Men det stämmer inte, utan näringsämnen är absolut nödvändiga också, säger Kelley Bassett.
Den vetenskapliga artikeln
Rising atmospheric CO2 reduces nitrogen availability in boreal forests, Nature.
