Hydrological changes during the last millennium in three subarctic permafrost peatlands and their link to climate shifts
| Title: | Hydrological changes during the last millennium in three subarctic permafrost peatlands and their link to climate shifts |
| Author(s): | Ahonen, Veronica |
| Contributor: | University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences |
| Degree program: | Master's Programme in Environmental Change and Global Sustainability |
| Specialisation: | Environmental Change |
| Language: | English |
| Acceptance year: | 2019 |
| Abstract: |
Ikiroutasoilla on suuri hiilensidontakapasiteetti, jonka ansiosta ne ovat tärkeitä ilmaston säätelijöitä. Noin 14% planeettamme maaperän orgaanisesta hiilestä on varastoituneena subarktisen alueen ikiroutasoihin, jotka ovat herkkiä ilmastonmuutoksille pohjoisesta sijainnistaan johtuen. Ikiroutasuot toimivat myös elinympäristönä lukuisille kosteuden muutoksille herkille lajeille, kuten sammalille ja kuoriameboille. Näitä lajeja voidaan käyttää aikojen kuluessa tapahtuvien hydrologisten muutosten tutkimiseen, joka mahdollistaa tulevan ilmastoresponssin mallintamisen.
Tässä pro gradu -tutkielmassa tutkitaan hydrologian muutoksia kolmelta ikiroutasuolta pohjoisRuotsin Taavavuomasta ja Abiskosta kerätyissä kairanäytteissä kuoriamebojen lajistokoostumusta apuna käyttäen. Lajistokoostumukset yhdistettiin radiohiili- (14C) ja lyijyajoitusten (210Pb) tuloksiin menneiden aikojen vedenpinnan korkeuden rekonstruoimiseksi. Tulokset ulottuivat neljän eri ilmastovaiheen ajalle. Rekonstruktioita verrattiin menneisiin kuoriameboista tehtyihin tutkimuksiin ymmärtääksemme, kuinka ikiroutasuot ja niiden lajisto reagoivat soiden aktiivisessa turvekerroksessa tapahtuviin hydrologian muutoksiin.
Kolmesta tutkimuskohteestamme vain Taavavuomasta kerätyt kairanäytteet ulottuivat niin kutsutulle Dark Age Cold Periodille sekä keskiajan lämpökaudelle. Molempien kairanäytteiden lajistokoostumukset viittasivat vedenpinnan vaihdelleen Dark Age Cold Periodin aikana, mutta keskiajan lämpökauden aikana tulokset olivat keskenään ristiriitaisia, toisen kohteista osoittaessa kosteampaan ja toisen kohteista kuivempaan keskiajan lämpökauteen. Tutkimustulokset viittaavat kosteampaan pieneen jääkauteen sekä kuivempaan teollistumisen jälkeiseen lämpökauteen kahdessa kolmesta kohteesta, tukien menneitä tutkimuksia. Yhdessä kohteessa tulokset olivat päinvastaisia.
Tulokset osoittavat kuoriamebakoostumuksen vaihdelleen runsaasti aikojen kuluessa. Tämä viittaa siihen, että soiden hydrologia voi vaihdella nopeasti ja huomattavan paljon jopa paikallistasolla. Kuoriamebojen huonosti tunnettu ekologia hankaloittaa tulosten tulkintaa, ja siksi erilaisten, toisiaan tukevien indikaattorien käyttäminen on välttämätöntä luotettavien tulevaisuuden ennusteiden tekemiseksi.
Permafrost peatlands have the capacity to store significant amounts of carbon, and thus they act as important controllers of the climate. Approximately 14% of the world’s soil organic carbon pool is stored in permafrost peatlands, which are sensitive to climatic fluctuations due to their location in the high latitudes of the subarctic zone. Permafrost peatlands also act as a habitat for a large number of moisture-sensitive organisms, such as bryophytes and testate amoebae, which can be used to study how the hydrology of peatlands has changed and will continue to change throughout time, giving us an opportunity to predict the future of peatlands under a changing climate.
In this Master’s Thesis I examined the testate amoebae composition and used these species as indicators to study hydrological fluctuations from three subarctic permafrost peatland cores extracted from Taavavuoma and Abisko in northern Sweden. The species compositions were combined with radiocarbon (14C) and lead (210Pb) dates to reconstruct the past water table levels for the late Holocene, spanning four climatic periods. The reconstructions were then compared to past studies on testate amoebae to understand how permafrost peatlands and their species assemblages respond to changes in the hydrology of the active layer of the peat.
Out of the study sites only the Taavavuoma cores spanned the Dark Age Cold Period (DACP) and Medieval Climate Anomaly (MCA). Species compositions in both cores indicated fluctuating water tables during the DACP, but during the MCA the results began to contradict with one site showing a wetter, and the other a drier MCA. Two out of three study sites indicated a wetter Little Ice Age and a drier Post-Industrial Warming, supporting past studies indicating similar results, whereas one study site gave opposite results.
The results indicated large variability in testate amoebae assemblages throughout time, indicating that the hydrology of peatlands can change very abruptly and vary considerably even on a local scale. Modelling is however complicated by the poorly known ecology of testate amoebae, which is why a multi-proxy approach is essential to reliably predict the future fate of permafrost peatlands.
|
| Keyword(s): | permafrost peatland hydrology climate change subarctic area testate amoebae the Holocene 14C dating 210Pb dating |
Files in this item
| Files | Size | Format | View |
|---|---|---|---|
| Ahonen_Veronica_pro_gradu_2019.pdf | 3.945Mb |