Microbial Communities in Boreal Peatlands Responses to Climate Change and Atmospheric Nitrogen and Sulfur Depositions

Abstract: Myrmarker har en stor roll i regleringen av den globala kolbalansen och koncentrationerna av koldioxid och metan i atmosfären, vilket gör dem till speciellt viktiga ekosystem ur ett klimatförandringsperspektiv. Förändringar av myrmarker genom naturlig utveckling eller antropogen påverkan kan därför få långtgående störningar av myrars klimatreglerande funktion. Mikroorganismer har en avgörande roll i biogeokemiska processer genom att t ex bryta ned organisk material i mark och därmed styra kolets kretslopp. För att förstå hur myrsystemen reagerar på störningar är det därför väsentligt att veta hur mikroorganismsamhällena reagerar genom förändringar i sammansättning och biogeokemisk aktivitet. Målet för studierna, som ligger till grund för denna avhandling, var att undersöka hur mikroorganismsamhällen i myrar reagerar på uppvärmning genom klimatförändring och ökade kväve- (N) och svavel- (S) halter i nederbörd. High through-put sekvensering användes för att studera taxonomiska och funktionella egenskaper hos mikroorganismerna i myrar och quantative PCR användes för att mer specifikt studera de metanbildande arkeorna. Två fältkampanjer vardera omfattande tre ombrotrofa myrar med olika klimatförhållanden och olika mängder N och S inederbörden användes för att undersöka lokala och storskaliga effekter på myrars mikrobiella samhällen. Resultaten visade att latudinell variation i geoklimatologiska förhållanden (temperatur ochnederbördsmängd) och deposition av näringsämnen hade en påverkan på sammansättningen av de mikrobiella samhällena och aktiva metanbildare förr än variationen i den kemiska miljön inom varje specifik myr. Myrväxtsamhällenas sammansättning för en specifik myr visades sig i stor utsträckning styra sammansättningen av motsvarande mikrobiella samhälle i torvprofilen. Detta framgick klart av i en analys av samexisterande nätverk av mikroorganismsamhällen och motsvarande växtsamhällen i en studie av tre geografiskt skilda myrar med olika kvävedeposition. Effekterna av klimatförändring och nederbörd med olika mängder av N och S studerades mer specifikt genom att analysera de mikrobiellasamhällena i  ett långliggande (18 år) försök. Påverkan av var och en av dessa manipulationer antingen förstärktes eller minskades, när de förekom i kombinationer. Ökad kvävedeposition var den faktor som hade starkast effekt. De långvariga störningarna medförde stora förändringar i den mikrobiella taxonomin inom samhällena. Detta återspeglades dock inte i den fysiologiska kapaciteten, vilket visar att det finns en stark buffring i myrarnas mikrobiella funktion. Detta tyder på att framtida utveckling av myrar i relation till olika störningar sannolikt inte kommer att påverka myrarnas roll för kolbalans och växthusgasutbyte med atmosfären.