Genetisk mångfald viktig för växter när kvävebelastningen ökar

Genetisk mångfald är viktigt för växtarters överlevnad i nordliga skogar som utsätts för kvävebelastning från mänsklig verksamhet. Detta är en av slutsatserna som Franziska Bandau drar i sin doktorsavhandling. Hon försvarar sina resultat tisdagen den 7 juni vid Umeå universitet.

Kväve är ett viktigt näringsämne för växter. I nordliga skogar är kvävetillgången begränsande men arter som växer i dessa skogar är anpassade till de låga kväveförhållandena. Numera tillför vi människor dock i allt större utsträckning kväve till skogen. Genom förbränning av fossila bränslen, jordbruk och produktion av gödningsmedel frigörs stora mängder kväve till atmosfären, som sedan transporteras med vindar och deponeras i miljön tiotals eller till och med tusentals kilometer från föroreningskällan. Förutom denna oavsiktliga kvävetillförsel i skogar, gödslar markägare också avsiktligt sina skogar för att öka trädens tillväxt.

De två formerna av kvävetillförsel kan ha många olika effekter. En konsekvens kan bli förlust av växtarter, vilket i sin tur minskar den biologiska mångfalden. Det finns två mekanismer som tros orsaka dessa artförluster. För det första kan extra kväve ändra hur växter konkurrerar med varandra, och växtarter som kan använda extra kväve snabbare kan ersätta växtarter som är anpassade till generellt låga kväveförhållanden. För det andra kan ytterligare kväve orsaka förändringar i bladkemin, vilket i sin tur påverkar i vilken grad växter angrips av naturliga fiender, det vill säga insekter eller svampar.

I sitt avhandlingsarbete har Franziska Bandau utfört en serie av gödslingsförsök med modellträdslaget asp, för att undersöka vilka effekter mänskligt orsakad kvävetillförsel kan ha på genetiskt olika växtindivider. Franziska Bandau lät odla ett antal aspindivider med varierande förmåga att producera särskilda kemiska föreningar i sina blad, så kallade kondenserade tanniner. Dessa föreningar kan potentiellt skydda växter från insektsangrepp och vissa patogena svampar.

Franziska Bandau fann att växter som experimentellt erhållit hög kvävebelastning motsvarande atmosfäriskt nedfall och skogsgödsling skadades generellt mer av insekter och svampar än växter som inte fått något extra kväve, men växter med hög tanninproduktion var alltid mindre skadade än växter med låg tanninproduktion.

– Jag observerade också att asp med en genetiskt förutbestämd, hög tanninproduktion begränsades i tillväxt vid naturliga nivåer av kväve, men att denna tillväxtbegränsning försvann när växterna fick ökade kvävegivor motsvarande skogsgödsling, och när mängden naturliga fiender var hög, säger Franziska Bandau.

Eftersom konkurrensen och förändringar i interaktioner mellan växt och fiende verkar driva växtartsförluster, kan växter med både låg- och hög tanninproduktion potentiellt gynnas under förändrade kväveförhållanden. När naturliga fiender är viktiga drivkrafter för vegetationsförändring överlever mest troligt växter med hög tanninproduktion. Men när konkurrens driver vegetationsförändringar, skulle växter med låg tanninproduktion växa bättre under något förhöjda kvävegivor än växter med hög tanninproduktion.

– Men eftersom både kväveförhållanden och angrepp av insekter eller svampar varierar mycket över tid och rum, har populationer med stor genetisk variation den högsta chansen att fortleva i miljöer som belastas av mänskligt orsakad kvävetillförsel, säger Franziska Bandau.

Franziska Bandau är född och uppvuxen i Berlin i Tyskland. Hon har studerat skogsskötsel vid the University for Sustainable Development i Eberswalde, och har under studietiden tillbringat ett år som Erasmustudent på SLU i Umeå. Efter att ha erhållit en masterexamen arbetade hon på ett statligt skogsföretag i Tyskland innan hon återvände till Umeå för doktorsstudier.

Avhandlingen har publicerats digitalt

För mer information, kontakta gärna:

Franziska Bandau, Institutionen för fysiologisk botanik
Telefon: 070-68 98 584
E-post: franziska.bandau@umu.se

Pressbild för nedladdning. Foto: Ingrid Söderbergh

Om disputationen:

Tisdagen den 7 juni försvarar Franziska Bandau, Institutionen för fysiologisk botanik, Umeå Plant Science Centre, Umeå universitet, sin avhandling med titeln Importance of tannins for responses of aspen to anthropogenic nitrogen enrichment. Svensk titel: Tanniners betydelse för respons till antropogent kväve i asp.

Disputationen äger rum klockan 10.00 i sal KB3A9 (Lilla Hörsalen), KBC-huset.

Fakultetsopponent är professor Lisbeth Jonsson, Institutionen för ekologi, miljö och botanik, Stockholms universitet.