Terrestrial Ecosystems

Het Nederlands onderzoek 

TARANTELLA
IPY Activity: 59 (Nederland lead country)
coordinator: Dr. A.H.L. (Ad)  Huiskes
NIOO-KNAWm, Centrum voor Estuariene en Mariene Ecologie (CEME)
startsubsidie voor Nederlandse coordinatie
poster
project website: www.tarantella.aq
 

Effects of global warming on ecosystem functioning in Polar habitats. The Dutch involvement in the TARANTELLA project.
(coordinating project)
coordinator: Dr. A.H.L. (Ad)  Huiskes
NIOO-KNAW, Centrum voor Estuariene en Mariene Ecologie (CEME)
IPY Activity: 59
abstract
populair e samenvatting: zie onder

• Long-lived evergreen shrubs from polar ecosystems as monitors of present and past climate change: reconstruction of annual polar temperature and Arctic Oscillation phase changes with a new climate multiproxy (wintermark T, 18O and 2H in plant segments)
  Projectleider: Prof. dr. J. (Jelte) Rozema
  Uitvoerder:
  Vrije Universiteit Amsterdam - Faculteit der Aard- en Levenswetenschappen, Systeemoecologie
  abstract
  poster
  populaire samenvatting: zie onder
   

Populair wetenschappelijke samenvattingen

Effects of global warming on ecosystem functioning in Polar habitats. The Dutch involvement in the TARANTELLA project.

(coordinating project)

De toename van broeikasgassen in the atmosfeer, sinds het begin van de industriële revolutie, maakt dat de temperatuur op aarde aan het veranderen is. In het bijzonder in hogere breedtegraden (de Polaire gebieden) is de temperatuurstoename aanzienlijk. Dit heeft aantoonbare effecten op de ecosystemen in deze gebieden. Behalve de temperatuur speelt ook de vochthuishouding een belangrijke rol in Polaire ecosystemen. De vochthuishouding is gekoppeld aan de temperatuur en is dan ook eveneens aan verandering onderhevig. De effecten van zowel de verandering in temperatuur als in de vochthuishouding gaan in een natuurlijke situatie zo langzaam, dat slechts langjarig onderzoek deze effecten zou kunnen beschrijven. Daarom zijn methodes ontwikkeld waarbij temperatuur en vochtgehalte artificieel worden veranderd en de effecten binnen redelijke tijd kunnen worden bestudeerd. Een veel gebruikte methode is het werken met Open-Top Chambers (OTC’s) die over de vegetatie worden gezet en die temperatuur en vochtgehalte in het aldus omsloten deel van het ecosysteem doen toenemen. Deze OTC’s zijn in een groot aantal Polaire regio’s in gebruik. Het doel van het TARANTELLA project is om het onderzoek met deze OTC’s te coördineren om hierdoor de snelheid en de richting waarin verschillende ecosysteem processen verlopen met elkaar te vergelijken in zowel het Arctische als het Antarctische gebied.

De Projectgroep Polaire Ecologie van het Nederlands Instituut voor Ecologie en de afdeling Systeemecologie van de Vrije Universiteit doen samen onderzoek met OTC’s in beide Polaire gebieden. Het doel van dit project is de effecten van temperatuurverandering en verandering in water beschikbaarheid in ecosystemen in beide Polaire gebieden met elkaar te vergelijken in al bestaande proefopstellingen. Dit maakt het mogelijk de reeds aanwezige datasets uit te breiden met extra onderzoeksperiodes en de door ons verzamelde gegevens via het TARANTELLA consortium te vergelijken met gelijkaardig onderzoek in andere regio’s in de Polaire gebieden, om zodoende een betrouwbaarder beeld te verkrijgen van de effecten van global change op de Polaire ecosystemen. 

Long-lived evergreen shrubs from polar ecosystems as monitors of present and past climate change: reconstruction of annual polar temperature and Arctic Oscillation phase changes with a new climate multiproxy (wintermark T, 18O and 2H in plant segments)

Langlevende (40-100+ jaar) altijdgroene polaire struiken vertonen jaargroei die gebruikt kan worden voor hoge resolutie klimaatsreconstructies, zoals dit met boomgroeiringen op lagere breedtegraden plaatsvindt. Op basis van experimentele verhoging van temperatuur en neerslag en correlatieve analyses in polaire klimaatzones worden transferfuncties verkregen tussen plantgroeikenmerken en klimaatsfactoren. Met zogenaamde ITEX Open Top Chambers wordt de luchttemperatuur rond de polaire struiken 1-2 oC verhoogd. De nieuwe klimaat multproxy bestaat uit de plantkenmerken jaargroei van de bovengrondse takken (AGIs), de afstanden tussen de zgn wintermerken (WMDs) en waarden van 18O and 2H in deze plantedelen. Er worden 3 soorten poolstruiken onderzocht: Cassiope tetragona en Empetrum nigrum in de Arctis en Empetrum rubrum in de (sub)antarctis, met een focus op Cassiope.

Door de lage temperaturen (permafrost) in de poolgebieden blijven de takken van deze polaire evergreen struiken decennia en zelfs eeuwen lang uitstekend bewaard in bodemkernen (tot circa 600 B.P. 14C-gedateerd). In ons voorbereidend onderzoek is aan de hand van de zogenaamde wintermerkafstand (WMDs), die de jaargroei van de takken weergeeft (AGIs), is temperatuur reconstructie mogelijk gebleken van de afgelopen decennia en eeuwen. De resolutie van temperatuurreconstructies met levende Cassiope takken is een jaar, die met WMDs uit bodemkernen een resolutie van 5-15 jaar.

De jaargroei van Cassiope gemeten als WMDs bleek geanticorreleerd te zijn met de zomer index van de Arctische Oscillatie. Dit is in overeenstemming met fase verschuivingen die in de Arctische Oscillaties (AO) de laatste 30 jaar in de Arctis optreden. Bij een positieve fase van AO treedt verhoogde zomer (regen)neerslag op, gecombineerd met gereduceerde winterneerslag met als gevolg een toename van de 18O en 2H waardes in polaire plantedelen. De verhoogde zomerregen is geassocieerd met een hoge bewolkingsgraad, lage zomertemperaturen en een lage jaargroei van de polaire struiktakken. Bij de negatieve fase van de AO is dit andersom: verlaagde zomer (regen) neerslag, afname van de 18O en een verhoogde jaargroei van de polaire struiktakken. De waarden van 18O en 2H worden zowel aan present-day als in bodemkernen bewaard gebleven plantedelen bepaald en daarmee kan de historische variatie van de AO worden gereconstrueerd. Voor een periode van decennia en eeuwen. Met veld- en klimaatkamerexperimenten en correlatieve analyses wordt nagegaan of de jaargroei van Cassiope en Empetrum in de Arctis door variatie van temperatuur, jaarlijkse globale zonnestraling of neerslag wordt bepaald.

De temperatuurreconstructies op basis van plantkenmerken worden vergeleken met temperatuurreconstructies aan de hand van de zuurstof isotoopwaarden uit ijskernen geboord op Svalbard (0-600 B.P.) en de bestaande Arctische klimaats- en weerdata vanaf ca. 1910. Klimaatreconstructie die in niet polaire gebieden wordt afgeleid uit boomgroeiring-analyses kan voor de polaire klimaatzone gebaseerd worden uit de hier voorgestelde jaargroeianalyse van polaire altijdgroene struiken. Op basis van deze vergelijkingen kunnen klimaatsscenario’s (IPCC 2001, ACIA 2004) worden geëvalueerd en verbeterd.