Kjemiske variasjoner i furupollen som respons på UV-B-stråling

Ved PaleoChem-forskningsgruppen ved Universitetet i Bergen er vi interessert i hvordan biologisk mangfold har reagert på klima- og andre miljøendringer tusenvis av år inn i fortiden. Men fordi vi ikke kan se fortiden direkte, bruker vi indirekte bevis, kjent som proxyer, for å rekonstruere hvordan planter og klima endret seg på forskjellige tidspunkter i jordens historie.

Når vindpollinerte planter (som furu, bjørk og gress) produserer pollen om våren og sommeren, ender noe av dette pollenet opp med å bli fanget blant sedimentene på bunnen av innsjøer. Siden dette kan skje år etter år, gir pollenet som er fanget i innsjøsedimentene en detaljert oversikt over endringene i vegetasjonen rundt innsjøen i fortiden. Planter kan etterlate spor av sin tilstedeværelse på denne måten og gi oversikt over vegetasjonsendringer over tusenvis, noen ganger til og med millioner av år.

Vi undersøker hvordan de kjemiske variasjonene i pollenkornene kan endre seg som respons på ulike miljøforhold, for å utvikle nye kjemiske indikatorer som kan fortelle oss om tidligere miljømessige og økologiske endringer. For eksempel har forskning vist at planter produserer kjemikalier som kan brukes som en forsvarsmekanisme for å beskytte dem mot miljøfaktorer, som UV-stråling (tenk på det som en «solbrunhet»). Disse kjemikaliene er bevart i ytterveggene til pollenkorn. Hvis vi utvinner pollenkorn fra innsjøsedimenter på forskjellige dybder, kan disse kjemiske endringene i pollenet brukes til å rekonstruere UV-stråling på forskjellige tidspunkter i jordens historie.

Dette kan være en spennende utvikling for økologer, klimatologer og geologer som er interessert i endringer i jordsystemet tidligere. Endringer i UV-stråling kan ha spilt en rolle i noen av de største masseutryddelseshendelsene i jordens historie. UV-stråling er også knyttet til variasjoner i skydekke, men så langt har vi ikke en metode for å rekonstruere UV-stråling eller tilhørende variabler fra fortiden.

I samarbeid med Universitetsmuseets arboret og herbarium bruker vi drivhuseksperimenter for å undersøke hvordan kjemikaliene i moderne stiklinger av furu (Pinus sylvestris) reagerer på ulike nivåer av UV-stråling. Vi henter inn stiklingene fra stedegne trær ved starten av våren og bestråler stiklingene med spesielle UV-lamper. Stiklingene produserer pollen, og deretter tar vi pollenet tilbake til laboratoriet ved Institutt for biologi og analyserer de kjemiske forskjellene. Målet er å utvikle eksperimentelle bevis på at furu (Pinus sylvestris) reagerer på en kvantifiserbar måte på UV-stråling, slik at vi deretter kan bruke denne kunnskapen til å rekonstruere UV-B i fortiden. Dette er en del av doktorgradsprosjektet til Mayke Nieuwkerk, og det er alltid muligheter for andre studentprosjekter hvis du er interessert. Kontakt Alistair Seddon ved Institutt for biologi, Universitetet i Bergen.

Videre lesning:

Seddon, A. W. R., Festi, D., Robson, T. M., & Zimmermann, B. 2019. Fossil pollen and spores as a tool for reconstructing ancient solar-ultraviolet irradiance received by plants: an assessment of prospects and challenges using proxy-system modelling. Photochem. Photobiol. Sci., 18: 275–294. https://doi.org/10.1039/C8PP00490K