Effect of microclimate on litter decomposition within the arctic region.
Abstract
Plant litter decomposition is a key process in the global carbon cycle, influencing carbon exchange between ecosystems and the atmosphere. Temperature and moisture are known climatic regulators of decomposition rate at broad spatial scales. However, their influence at finer spatial resolutions remains uncertain. Small-scale variation is particularly important to study in arctic sites, as they harbor extensive microclimatic variation. The Arctic region is predicted to experience the greatest change in climate compared to the global average, potentially causing decomposition rates to increase considerably. As arctic regions store nearly half of the terrestrial carbon, this could have profound effects on carbon cycling and the global climate. This study investigates the effects of microclimatic temperature and soil moisture on litter decomposition at three arctic sites (Latnjajaure, Disko Island and Svalbard). Decomposition rate (k), measured using the Tea Bag Index (TBI), was modeled as a function of small-scale variation in temperature and moisture using multiple linear regression. Site-specific models found no evidence that small-scale variation in moisture influenced decomposition rates at these sites, which may be due to moisture not being a limiting factor at the relatively low arctic temperatures. A combined model including all sites revealed an overall positive relationship between temperature and decomposition rate, suggesting that small-scale variation in temperature has a significant but relatively weak positive effect on decomposition rate that is constant across the Arctic. This study highlights the importance of including small-scale environmental variability into decomposition studies, but also suggests that factors other than temperature and moisture will likely have an important influence on decomposition and, by extension, carbon cycling under arctic climate change.
Degree
Student essay
Other description
Nedbrytning av växtmaterial är en viktig process i den globala kolcykeln och påverkar kolutbytet mellan ekosystem och atmosfär. Temperatur och fuktighet är kända klimatfaktorer som reglerar nedbrytningshastigheten på breda geografiska skalor. Däremot är deras påverkan på en mindre rumslig skala fortfarande osäker. Småskalig variation är särskilt viktig att studera i arktiska områden, då dessa har stor variation av mikroklimat. Arktis förväntas dessutom att få den största klimatförändringen jämfört med det globala genomsnittet, vilket kan leda till en kraftig ökning av nedbrytningshastigheten. Eftersom arktiska områden lagrar nästan hälften av världens terrestra kol kan detta få omfattande konsekvenser för kolcykeln och det globala klimatet. Denna studie undersöker effekterna av mikroklimatisk temperatur och jordfuktighet på nedbrytningen av växtmaterial vid tre arktiska platser (Latnjajaure, Diskoön och Svalbard). Nedbrytningshastigheten (k), mätt med Tea Bag Index (TBI), modelleras som en funktion av småskalig variation i temperatur och fuktighet med hjälp av multipel linjär regression. Platsspecifika modeller visade inga bevis för att småskalig variation i jordfuktighet påverkar nedbrytningshastigheten vid undersökta platser, vilket kan bero på att fuktighet inte är begränsande vid de relativt låga arktiska temperaturerna. En sammanslagen modell som inkluderar alla platser visade en övergripande positiv relation mellan temperatur och nedbrytningshastighet, vilket tyder på att småskalig variation i temperatur har en signifikant men relativt svag positiv effekt på nedbrytningshastigheten som är konstant över Arktis. Studien understryker vikten av att inkludera småskaliga miljövariationer i nedbrytningsstudier, men föreslår också att andra faktorer än temperatur och fuktighet sannolikt har en viktig roll för nedbrytningen, och därmed, kolcykeln i ett förändrat arktiskt klimat.