Arktis opvarmes, og vegetationen er under forandring. Buske vokser sig højere og spreder sig i landskabet, men med forskellig hastighed på tværs af Arktis.

Vi mangler viden om den proces. Ved hjælp af nye forskningsmetoder, fx droner og avancerede modeller, forventes projektet at bidrage med ny viden om, hvordan fordelingen af arktiske plantearter ændres lokalt og globalt, samt hvilke faktorer der driver ændringerne både nu og i fremtiden.

Arktis’ tundra er under forandring

Det er sommer, og midnatssolen står højt på himlen over den arktiske tundra. De lave buske, som dominerer den arktiske tundra, har travlt med at vokse i løbet af den korte sommer, inden temperaturen falder, og sne og is igen indhylder alt det grønne i vinterens kulde og mørke.

Når vinteren kommer, har buskene flere steder vokset sig større; de er blevet højere, dækker mere af den stenede jordoverflade, og deres frø er blevet spredt. Måske etablerer de sig på områder, hvor der i årtier ikke har været buskvegetation på grund af ugunstige, klimatiske forhold.

Arktis er under opvarmning, og dets vegetation er under forandring. Gennem de sidste årtier er vækstforandringerne observeret både på tværs af Arktis og for planteindivider lokalt, dvs. både på stor og lille skala. Set fra satellitter i rummet er Arktis blevet grønnere, og undersøgelser af prøvefelter på tværs af Arktis har flere steder vist, at der over tid har været en stigning i buskes højde og størrelse, samt at de spreder sig i landskabet. Forandringerne ses dog ikke overalt på Arktis, og hastigheden, hvormed de sker, varierer fra sted til sted.

De store spørgsmål er:

Hvorfor sker disse forandringer? Hvilke faktorer forklarer forskellene i vegetationsdynamik og planteindividers respons på tværs af Arktis? Hvordan vil Arktis’ tundra ændres i fremtiden? Svarene på disse spørgsmål forsøger dette projekt at finde ved at kombinere flere slags data og metoder:

  • Nye feltobservationer af arters vækst og lokale forekomst
  • Store mængder eksisterende data for klima og arters udbredelse
  • Opskalering af observationer fra prøvefelter til landskab og regioner ved brug af højt opløselige fotos taget fra en drone, en lille ubemandet helikopter
  • Analyse af individers responser på tværs af arters udbredelse
  • Statistiske og procesbaserede demografiske modeller

Klimatisk sensitivitet og arters tolerance

Et imponerende internationalt netværk har gennem flere år opbygget et unikt datasæt af buskes vækst på tværs af Arktis. Kombineret med store datasæt for arktiske arters globale udbredelse og klimatiske variation over tid giver dette datasæt en enestående mulighed for at analysere variation i buskes vækst i sammenhæng med arternes klimatiske tolerance. Det grundvidenskabelige spørgsmål er, om buskene er mest sensitive overfor klimaændringer dér, hvor forholdene i forvejen er mest optimale? Svaret er endnu ukendt, men essentielt for at kunne forudsige, hvordan arter vil påvirkes af klimaændringer forskellige steder i deres udbredelsesområde. Droners betydning for kortlægning af klimaændringer.

En let mekanisk summen danner rammen om forskerens arbejde i felten. Halvtreds meter oppe i luften flyver en drone; 50 centimeter i diameter og med et spejlreflekskamera monteret mellem de fire rotorer. Dronen, en quadrokopter, overflyver et større område omkring prøvefelterne og tager både almindelige og infrarøde højt opløselige billeder.

Mulighederne med denne type billeder er store. Ved at kombinere de detaljerede vegetationsundersøgelser fra de små prøvefelter med billederne fra dronen kan de forskellige arter af buske samt deres højde kortlægges på tværs af landskabet samt på tværs af regioner, hvis de kobles med billeder med lavere opløselighed taget fra en satellit. Dronebillederne danner desuden grundlag for at opbygge en højdemodel af landskabet. Denne kortlægning af vegetationssammensætning og højde udgør et meget vigtigt startpunkt, da gentagelse over tid giver en unik mulighed for detaljerede undersø­gelser af, hvordan klimaændringer forandrer den arktiske tundra i den nærmeste fremtid.

Til venstre: Eksempler på billeder af prøvefelter med dværgbirk taget med almindeligt og infrarødt kamera. Til højre: Prøvefelt med flere arter af dværgbuske: grønlandspost, blågrå pil, revling, dværgbirk og mosebølle. Klassifikation af billederne giver forekomsten af de forskellige arter i prøvefeltet, fx blågrå pil i lysgrøn. Foto: Urs A. Treier; Nuuk Fjord 2013

Dynamiske modeller over den arktiske tundra

Det er vigtigt at bestemme arternes klimatiske krav for at kunne forudsige effekten af klima­ ændringer på arternes forekomst på tværs af tid og rum. Klimaet bestemmer dog ikke alt. Især spredningsbegrænsning og interaktioner mellem arter kan sætte grænser for, hvor forskellige arter findes, og kan være med til at reducere den hastighed, hvormed vegetationen ændres over tid.

Grønland, eksempelvis, kunne være grønnere i dag, hvis det ikke var, fordi en lang række nordamerikanske og europæiske træ- og buskarter ved egen kraft ikke har kunnet sprede sig til Grønland. Ved at integrere spredning og interaktioner mellem arter i statistiske og procesbaserede demografiske modeller er det muligt at identificere en række områder, hvor vi forventer, at arterne vil vise forskellige responser på de igangværende klimaændringer. Dette gælder eksempelvis i de områder, arterne kan sprede sig til, og tilsvarende de områder, hvor arterne sandsynligvis ikke kan sprede sig hen. Disse zoner vil danne et vigtigt grundlag for at kunne forstå fremtidens vegetationsændringer samt forsøge at begrænse biodiversitetskonsekvenserne af de igangværende klimaændringer.

Hvilke arter gror hvor og hvor hurtigt?

På en vestgrønlandsk bjergskråning ligger en forsker med næsen rettet mod jorden og registrerer forekomsten af forskellige plantearter i små prøvefelter. Forskeren registrerer, hvilke planter der gror hvor, og indsamler tværsnit af buskenes grene og rødder. Tværsnittene afdækker årringe og vidner om variation i buskenes vækst over tid samt buskenes alder, og hvornår de enkelte buske har etableret sig.

En sammenligning af buskes vækst og klimavariation gennem tiden vidner også om deres klimasensitivitet, og i hvilken grad klimaet er årsag til stigninger eller fald i buskenes vækst. Indsamlingerne fra prøvefelterne på denne bjergskråning fortæller en historie om arternes fordeling og klimatiske sensitivitet under de forhold, der gør sig gældende lige netop her, på dette lille sted. Hvad de ikke fortæller er, hvordan arterne fordeler sig på tværs af landskabet, og hvordan de observerede responser afviger fra responser andre steder i Arktis.

Fotos taget fra en drone kan hjælpe med at opskalere informationer om arternes lokale udbredelse til landskabet. Undersøgelser fra mange områder på tværs af Arktis er derimod nødvendige for at kunne få en forståelse af, hvilke processer der bestemmer arternes klimatiske sensitivitet og responser på tværs af deres udbredelse og i forhold til deres klimatiske tolerance.

Af Signe Normand

Signe Normand (f. 1979), makro- og vegetationsøkolog, blev i 2010 ph.d. fra Aarhus Universitet (AU).

Hun har været postdoc i karriereprogrammet Sapere Aude i Schweiz, modtaget L’Oreal For Women
in Science-prisen, Videnskabsministeriets EliteForsk-rejselegat og AU’s ph.d.-pris. Siden februar 2014 har
hun fungeret som adjunkt på Institut for Bioscience, AU. Her forsker hun i vegetationsdynamik gennem tid og rum.