Bakterier och svampar viktiga spelare när klimatet ändras

Markens mikroorganismer är klimatförändringens doldisar. I varje gram jord finns tusentals bakterier och svampar som bryter ned döda växter och djur. De spelar en avgörande roll för kolets globala kretslopp. Ändå är processen till stora delar okänd. Fältstudier i Etiopien, Abisko och Lund ska hjälpa Johannes Rousk att förstå hur mikroorganismerna påverkas av – och därmed påverkar – det skiftande klimatet.

Johannes Rousk

Docent i biologi

Wallenberg Academy Fellow 2017

Lärosäte:
Lunds universitet

Forskningsområde:
Mikroorganismer i mark, deras ämnesomsättning och reaktion på miljöfaktorer

Att markens kollagring utgör en viktig del av kolets kretslopp är väl känt. Ändå är dagens modeller för markens upptag och utsläpp av kol väldigt grova. Det som sker i jorden är otroligt komplext.

– Ett enda gram jord innehåller omkring 10 000 bakteriearter och ett par hundra arter av svampar. Dessutom är skillnaden stor mellan olika platser. Om jag går ut från institutionen och tar två skedar jord från marken med ett par hundra meter emellan, då är det bara omkring två procent av arterna som är samma, säger Johannes Rousk vid biologiska institutionen vid Lunds universitet.

Som Wallenberg Academy Fellow ska han kartlägga hur mikroorganismernas omsättning av kol och näringsämnen påverkas när den lokala miljön förändras. Genom att störa mikroorganismerna på plats i marken vill Johannes Rousk studera hur väl de anpassar sig, och vad anpassningen gör med bland annat kollagringen.

Arbetet bygger på fältförsök som simulerar ”klimatförändringar” på små ytor i bland annat Etiopien, den amerikanska östkusten och i Abisko. Ökad bevattning, tak som hindrar regn, värmeslingor i marken och ökad saltmängd är några av metoderna. Allt är förändringar som vi kan vänta oss med ett varmare klimat. Regn kan komma mer sällan men i stor mängd när de väl kommer. Torka innebär att odlingar kräver mer bevattning, något som ofta ökar salthalten i marken eftersom vattnet är förorenat av salt när det sprutas ut över odlingarna. En del av fältförsöken leds av Johannes Rousks forskargrupp i Lund. Andra är knutna till annan forskning och har pågått i decennier, vilket gör det möjligt att studera långsiktiga förändringar.

Ovanlig forskning på hela marksamhällen

Tidigare forskning kring mikroorganismer i mark har ofta byggt på genetisk kartläggning av arterna i olika jordprover. Sedan har de arter som går att odla (vilket är långtifrån alla) odlats i labb. Till sist har forskarna försökt väga samman de odlade arternas egenskaper för att kunna beräkna effekten i verkligheten.

Johannes Rousk och hans kollegor angriper problemet på ett annat sätt.

– Vi har ett väldigt ovanligt tillvägagångssätt, ett slags top-down-approach. Vi bestämmer hela mikrobsamhällets funktion ute i marken, istället för att undersöka vad en art gör när den odlas för sig själv, säger Johannes Rousk.

Till en början kommer de helt ignorera de enskilda arterna i sina prover. De studerar den totala förändringen i kollagring i verkliga miljöer, och först när de har samlat information om ett antal olika miljöer försöker de hitta gemensamma nämnare. Målet är att se om provernas beteende hänger samman med till exempel att vissa arter dominerar och att dessa har anpassat sig väl till någon miljöfaktor.

Johannes Rousks projekt kommer att ha många kopplingar till internationell forskning. Sedan nästan tio år tillbaka pågår The Earth Microbiome Project, med finansiering från bland annat amerikanska staten. Johannes Rousk liknar det vid hur man på 1800-talet gjorde stora insatser för att kartlägga jordarter globalt. I det här projektet bestäms istället artsystem i olika markmiljöer. Genom att översätta den artinformationen till funktioner kan Johannes Rousk låna mycket information ur databaserna till sitt projekt.

”Som Wallenberg Academy Fellow får jag möjlighet att höja blicken. Många enskilda projekt om mikroorganismer och miljö har kunnat sättas samman i ett gemensamt program. Det är viktigt, för vi kan inte förstå miljöproblem vart och ett för sig – de måste ses alla tillsammans. Så kan jag arbeta nu.”

Forskningsintresset började med rymdfantasier

Samtidigt kommer den information som han får fram att bidra till att förfina klimatmodeller som används av bland andra FN:s klimatpanel IPCC.

– Det jag gör är väldigt applicerbart. Men mitt eget intresse bygger egentligen bara på ren nyfikenhet. Jag vill se vad som händer!

Johannes Rousk är utbildad civilingenjör. Han tror att det spelar roll för hur han tänker på marksystemen, ”processorienterat” säger han själv. Som barn var han fascinerad av science fiction-berättelser om att resa till andra planeter och bygga en ny värld där. Då krävdes förmåga att skapa hållbara, självstödjande system där alla ämnen cirkulerade. Det byggde i hög grad på mikroorganismerna. Mitt i studierna till civilingenjör tog Johannes Rousk ett års paus för att läsa fördjupningskurser i ekologi, och när det var dags för exjobb blev ämnet markekologi. Han undersökte hur majs och mikroorganismer konkurrerade om samma näringsämnen.

– Det var oerhört roligt. Jag hade inte riktigt stött på en sådan miljö tidigare, där man kan fortsätta att undersöka något bara för att man är nyfiken. Även om man på slutet löst några delproblem så har man alltid fler frågor än när man började. Det var då jag insåg att forskning var något man kunde ha som jobb. Nu ser jag verkligen fram emot att ägna en ganska stor del av min tid till hands-on-forskning. Jag sitter inte bara och tar emot rapporter, utan arbetar med att se över experimenten flera gånger i veckan.

Text Lisa Kirsebom
Bild Magnus Bergström