In het noorden van Scandinavië, struiken breiden zich uit in de toendra, waar fixatie van stikstof uit de lucht meestal wordt uitgevoerd door cyanobacteriën geassocieerd met mossen. Aanvullend, verbeterde stikstofbinding stimuleert de plantengroei. Nieuw onderzoek toont aan dat naarmate grotere struiken zich uitbreiden naar de toendra, voedingsstoffen in bladafval zullen de stikstofbinding bevorderen of verminderen, afhankelijk van welke struiksoort domineert. De wetenschappelijke resultaten zijn onlangs aangetoond door wetenschappers Kathrin Rousk en Anders Michelsen van het Centrum voor Permafrost en de afdeling Biologie van de Universiteit van Kopenhagen, en is nu gepubliceerd in Global Change Biologie .

Mossen in subarctische toendra worden gekoloniseerd door bacteriën die atmosferische stikstof (N2) fixeren, en samen, ze kunnen 50 procent bijdragen aan de totale stikstofinput van het ecosysteem. Ondanks deze sleutelrol, de effecten van klimaatopwarming en verhoogde strooiselinvoer als gevolg van struikexpansie op N2-fixatie in mossen zijn dubbelzinnig.

Universitair docent Kathrin Rousk van de afdeling Biologie legt uit:"Om te helpen bij het voorspellen van de rol van met mos geassocieerde N2-fixatie in een warm toekomstig klimaat, we kwantificeerden N2-fixatie gedurende de sneeuwvrije periode in de subarctische toendra. We gebruikten gegevens van een veldexperiment in het noorden van Zweden, waarin klimaatverandering werd gesimuleerd met open-top kamers om de lucht- en bodemtemperatuur te verhogen, en met de toevoeging van plantenstrooisel van wilgen en berkenstruiken."

De resultaten laten zien dat de N2-fixatie het hoogst was in de verwarmde kamers en in de percelen met toevoeging van berkenstrooisel (ongeveer 3 kg N ha-1 jr-1), terwijl de toevoeging van wilgenstrooisel leidde tot verminderde N2-fixatie (minder dan 2 kg N ha-1 jr-1).

Rousk zegt, "Opwarming zal leiden tot verhoogde N2-fixatie in mossen, terwijl de gevolgen van verdere struikuitbreiding zullen afhangen van de dominante invasie van struiken - de uitbreiding van wilg zal waarschijnlijk de stikstoftoevoer via N2-fixatie beperken, overwegende dat een overwicht van berkenstruiken de N2-fixatie zal verhogen en daarmee, stikstoftoevoer naar het ecosysteem."

De hoeveelheid N2 die wordt vastgelegd is belangrijk omdat stikstof een essentiële voedingsstof is voor plantengroei en slechts in beperkte mate beschikbaar is in arctische ecosystemen. Stikstofbeschikbaarheid beïnvloedt hoeveel CO2-planten via fotosynthese kunnen opnemen, en dus van invloed op de koolstofbalans. Veranderingen in de N2-fixatie als gevolg van de opwarming van de aarde zullen de stikstoftoevoer naar arctische ecosystemen veranderen, met aanzienlijke gevolgen voor de plantengroei.