Grazing in the Arctic : can it mitigate the impacts of climate change? : case study: Zackenberg, northeast Greenland
(2012) In Student thesis series INES NGEK01 20121Dept of Physical Geography and Ecosystem Science
- Abstract
- Climate change has affected ecosystem structure and composition in the Arctic during the last few decades. Researchers have observed a greening trend as the active layer depth is increasing due to rising air- and soil temperatures. Align with climatologic factors, Arctic ecosystems have a long history of grazing by large mammalian herbivores and geese. The Grazing Optimization Hypothesis suggests that productivity of an ecosystem should increase if it is exposed to a moderate level of grazing. Even though changes in plant species composition due to these biotic and abiotic controlling factors are to some degree well known, the responses on CO2 fluxes and the carbon cycle are largely unknown. In this paper, studies made on warming and... (More)
- Climate change has affected ecosystem structure and composition in the Arctic during the last few decades. Researchers have observed a greening trend as the active layer depth is increasing due to rising air- and soil temperatures. Align with climatologic factors, Arctic ecosystems have a long history of grazing by large mammalian herbivores and geese. The Grazing Optimization Hypothesis suggests that productivity of an ecosystem should increase if it is exposed to a moderate level of grazing. Even though changes in plant species composition due to these biotic and abiotic controlling factors are to some degree well known, the responses on CO2 fluxes and the carbon cycle are largely unknown. In this paper, studies made on warming and grazing in the Arctic are compiled and analyzed both individually and in a comparing context, to highlight how these factors affect the carbon cycle. Special emphasis has been put on a careful study and evaluation of the few existing experiments which combine treatments of simulated grazing and warming. A case study was performed on primary data from clipped plots in Zackenberg, North-east Greenland. Results show that herbivory seem to be more important in the harsh environments of the Arctic than in more nutritious ecosystems, and a greater grazing pressure is needed for the Grazing Optimization Hypothesis to be true. Depending on grazing pressure, herbivory seem to mitigate the greening effect that climate warming has on the Arctic by preventing dwarf shrubs from invading the tundra. However, since the herbivore’s survival is dependent on the climate in terms of the necessity to get hold of nutritious forage in early spring, climate change will still probably be the most impending factor controlling the Arctic C cycle in the future. (Less)
- Abstract (Swedish)
- Populärvetenskaplig ammanfattning
Den Arktiska tundran har påverkats mycket av klimatförändringarna de senaste årtiondena. Den pågående uppvärmningen gör att djupet på det aktiva lagret ökar och att buskiga växter, som annars inte trivs i den kalla miljön, vandrar in på tundran. Forskarna för att dessa förändringar kan leda till att de Arktiska ekosystemen blir en källa för koldioxid (CO₂), istället för en sänka. Det skulle kunna leda till positiva återkopplingar på den globala uppvärmningen, och därmed snabba på denna.
Samtidigt som klimatet spelar en viktig roll för kolcykeln i de Arktiska ekosystemen är den också känslig för påverkan av betande djur. Den Arktiska tundran har betats av myskoxar, vildrenar och gäss under lång tid,... (More) - Populärvetenskaplig ammanfattning
Den Arktiska tundran har påverkats mycket av klimatförändringarna de senaste årtiondena. Den pågående uppvärmningen gör att djupet på det aktiva lagret ökar och att buskiga växter, som annars inte trivs i den kalla miljön, vandrar in på tundran. Forskarna för att dessa förändringar kan leda till att de Arktiska ekosystemen blir en källa för koldioxid (CO₂), istället för en sänka. Det skulle kunna leda till positiva återkopplingar på den globala uppvärmningen, och därmed snabba på denna.
Samtidigt som klimatet spelar en viktig roll för kolcykeln i de Arktiska ekosystemen är den också känslig för påverkan av betande djur. Den Arktiska tundran har betats av myskoxar, vildrenar och gäss under lång tid, vilket gör att produktiviteten i ekosystemen är anpassad efter ett visst betestryck.
Även om det gjorts mycket forskning på hur växtsammansättningen påverkas av både betning och uppvärmning så finns det inte många studier på hur utbytet av CO₂ mellan växter och atmosfär påverkas. Den här uppsatsen försöker reda ut hur kolcykeln i Arktis kommer att beröras av den globala uppvärmningen samtidigt som tundran utsätts för bete. Arktis studeras generellt och lokalen Zackenberg på nordöstra Grönland analyseras mer ingående. Enligt betesoptimeringshypotesen (GOH) är produktiviteten i de flesta ekosystem som högst om de utsätts för ett medelhögt betestryck. Det visar sig att den Arktiska tundran behöver utsättas för ett högre betestryck än många andra ekosystem för att nå maximal produktivitet. Om tundran utsätts för ett högt betestryck hindrar detta buskar från att vandra in, och områden som domineras av mossor och lavar går över till att främst bestå av gräs och örter. Detta gör att den fotosyntetiska hastigheten ökar och att nettoupptaget av CO₂ blir större. Betande djur skulle därför kunna användas för att till viss del hindra förbuskningen som sker till följd av den globala uppvärmningen, och samtidigt bidra till att tundran förblir en kolsänka. Värt att notera här är att olika djur påverkar växtsammansättningen och kolcykeln olika. Medan de stora däggdjuren som myskoxe och ren till stor del påverkar upptaget av CO₂ positivt, har gäss uteslutande negativ påverkan då de förstör växternas rötter medan de bökar. Gåspopulationen måste därför hållas i schack om inte de Arktiska våtmarkerna (som är de ekosystemtyper som gässen föredrar att beta i) ska löpa risk att förvandlas till kolkällor.
En nyckelfaktor i dessa sammanhang är att förstå hur de betande djuren kommer att påverkas om klimatet fortsätter att bli varmare. Det visar sig att påverkan kan komma att bli endera positiv eller negativ. Antingen gynnas betarna av att det blir en ökad tillgång på föda, vilket kommer leda till en större population. Ett ökat betestryck kommer då i sig att gynna tillväxten av gräs och örter enligt principen ovan. Eller så missgynnas betarna av att frostcykeln ändras under den kallaste delen av året, vilket minskar tillgången på vinterföda. Det finns också risk för att det uppstår en misspassning mellan tiden för djurens kalvning (som är dagsljusberoende) och blomningen av den mest näringsrika födan (som är temperaturberoende). Detta kan leda till kalvdöd och en minskning av djurpopulationen.
Frågeställningen i den här uppsatsen är vilken faktor som kommer spela störst roll för den Arktiska kolcykeln i framtiden, klimatet eller betningen. Vad studien kommit fram till är att de betande djuren har den enskilt största påverkan eftersom de kan mildra effekterna av klimatförändringarna. Men eftersom djurpopulationen i sig är så beroende av klimatet så är det den abiotiska faktorn som i slutändan spelar störst roll. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/2970696
- author
- Jonsson, Caroline LU
- supervisor
-
- Lena Ström LU
- Julie Maria Falk LU
- organization
- course
- NGEK01 20121
- year
- 2012
- type
- M2 - Bachelor Degree
- subject
- keywords
- Arctic, climate change, warming, grazing, ecosystem responses, muskox, herbivores, grazing optimization hypothesis, CO₂-fluxes, Greenland, Zackenberg
- publication/series
- Student thesis series INES
- report number
- 242
- language
- English
- id
- 2970696
- date added to LUP
- 2012-08-10 14:13:19
- date last changed
- 2013-03-26 14:28:06
@misc{2970696,
abstract = {{Climate change has affected ecosystem structure and composition in the Arctic during the last few decades. Researchers have observed a greening trend as the active layer depth is increasing due to rising air- and soil temperatures. Align with climatologic factors, Arctic ecosystems have a long history of grazing by large mammalian herbivores and geese. The Grazing Optimization Hypothesis suggests that productivity of an ecosystem should increase if it is exposed to a moderate level of grazing. Even though changes in plant species composition due to these biotic and abiotic controlling factors are to some degree well known, the responses on CO2 fluxes and the carbon cycle are largely unknown. In this paper, studies made on warming and grazing in the Arctic are compiled and analyzed both individually and in a comparing context, to highlight how these factors affect the carbon cycle. Special emphasis has been put on a careful study and evaluation of the few existing experiments which combine treatments of simulated grazing and warming. A case study was performed on primary data from clipped plots in Zackenberg, North-east Greenland. Results show that herbivory seem to be more important in the harsh environments of the Arctic than in more nutritious ecosystems, and a greater grazing pressure is needed for the Grazing Optimization Hypothesis to be true. Depending on grazing pressure, herbivory seem to mitigate the greening effect that climate warming has on the Arctic by preventing dwarf shrubs from invading the tundra. However, since the herbivore’s survival is dependent on the climate in terms of the necessity to get hold of nutritious forage in early spring, climate change will still probably be the most impending factor controlling the Arctic C cycle in the future.}},
author = {{Jonsson, Caroline}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
series = {{Student thesis series INES}},
title = {{Grazing in the Arctic : can it mitigate the impacts of climate change? : case study: Zackenberg, northeast Greenland}},
year = {{2012}},
}