Fra pollen til klima
Fra tid til annen hører man forskere fortelle om hvordan vegetasjon og klima har vært i tidligere tider, men det blir ikke alltid forklart hvordan man kommer frem til dette. Flere fagdisipliner (zoologi, meteorologi, oseanografi, geologi m.fl.) er som regel involvert og ofte er botanikk en av vitenskapene som ligger til grunn.
Når man hører ordet botanikk tenker man kanskje på det man ser rundt seg i skog, eng og hage, men at man med utgangspunkt i botanikk kan finne ut hva som vokste i et område og hva slags klimatiske forhold det var der for flere tusen år siden ved hjelp av innholdet i en myr eller en innsjø er kanskje ikke noe man reflekterer over til daglig. Denne delen av botanikken kalles vegetasjonshistorie og en mye brukt metode for å belyse vegetasjonshistorien til et område er pollenanalyse, en metode som har vært benyttet siden Lennart von Posts første resultater fra myrer i Sverige tidlig på 1900-tallet [1, 2]. Siden den gang har man fått bedre mikroskop og et stort utvalg av manualer for pollenidentifikasjon [3, 4 m.fl.] men grunnprinsippene for pollenanalyse som metode er fortsatt de samme; at man ved å se på polleninnholdet i en jordprøve av gitt alder kan få et bilde på vegetasjonen på det tidspunktet.
Planter produserer ofte store mengder pollen og bare en liten fraksjon av dette tar del i befruktningen av hunnplanter/-blomster. Overskuddet ender opp sammen med annet organisk og uorganisk materiale i avsetninger på land eller i vann. Over tid bygges disse avsetningene opp og selv når mesteparten av annet organisk materiale er brutt ned så vil pollen holde seg omtrent uforandret så lenge avsetningsforholdene er oksygenfri (som i en myr eller i en innsjø). Dette fordi veggen i pollenkorn inneholder kjemiske forbindelser (kalt sporopolleniner) som gjør pollen veldig hardføre mot nedbrytning. Disse forbindelsene oksideres (ødelegges) derimot lett i luft så pollen vil brytes relativt raskt ned i avsetninger som ikke har lite oksygen [3, 5].
Det er flere antagelser som ligger i bunnen for pollenanalyse som metode; en av disse er at man forutsetter at pollen fra en gitt plante ikke har endret utforming over tid, dvs. at et pollen fra en furu som blomstrer i år ser likens ut som et fossilt furupollen som er flere tusen år gammelt. En annen ting er at man antar at plantene hadde de samme kravene til levevilkår (temperatur, fuktighet, jordsmonn osv.) i fortiden som de har i dag [3].
 |
 |
| Figur 1. Mikroskopbilder av pollenkorn fra furu. Pollenkornet til venstre er 4000 år gammelt, det til høyre er 30 år gammelt. | |
I en vegetasjonshistorisk undersøkelse vil man ta opp en sedimentkjerne fra et vann eller en myr og så ta ut små jordprøver nedover i sekvensen fra denne kjernen, fra øverst til nederst.
 |
 |
| Figur 2. Til venstre vises prøvetaking med russerbor (en type sedimentkjerneopptaker). Foto: L.I. Åstveit. Til høyre vises en sedimentkjerne der man til høyre ser den grå bunnavsetningen. Bunnen av det brune laget er datert til 9 100 f.Kr. Foto: L.S. Halvorsen | |
Fra hver av jordprøvene lager man til en mikroskopprøve der man ser på polleninnholdet (hvilke pollentyper som finnes og antallet av dem) og resultatet gis i en figur (et pollendiagram) som viser prosentfordelingen av de ulike pollentypene i hver prøve langs en dybdeakse (som også er en relativ tidsakse, eldste prøve nederst). Fra dette diagrammet kan man lese av hvor mye det har vært av hver pollentype ved en gitt dybde, og fra dette kan man få et bilde på vegetasjonen. F.eks. kan man ha 20 % bjørk, 5 % furu, 60 % gress og til sammen 15 % av diverse urter som tilsier at man har hatt en åpen vegetasjonstype f.eks. en eng med noen trær rundt.
 |
|
| Figur 3. Pollenprosentdiagram. Første kurve etter dybdeskalaen viser forholdet mellom trær, busker, dvergbusker og urter i pollenprøvene. I kurvene for hver pollentype viser den mørke fargen prosentverdi, den lysere fargen denne verdien x 10. Figur: L.S. Halvorsen. | |
Det er også viktig å vite alderen på prøvene i en slik pollensekvens. Alderen på en prøve kan man finne ved å datere på organisk materiale (frø, planterester, trekull o.l.) funnet i sedimentkjernen ved hjelp av C-14 metoden [6,7]. Man vil ofte datere der man ser tydelige endringer i pollendiagrammet f.eks. der man har en kraftig reduksjon i treslagspollen, første forekomst av kornpollen eller lignende. Når man har dateringer så får man både et bilde på hvordan vegetasjonen har sett ut i tillegg til informasjon om når det var den så slik ut.
Fra vegetasjonssammensetningen kan man gjøre antagelser i forhold til klimatiske forhold. Dette fordi man antar at økologien til plantene man ser spor etter ikke har endret seg over tid, og man bruker det man vet om plantenes klimatiske voksekrav i nåtiden for å si noe om klima i forhistorien [3,8] og ved å sammenstille resultater av pollenanalyser fra sedimentkjerner fra flere lokaliteter kan man få et bilde på vegetasjonsutviklingen for et større landområde eksempelvis vestkysten av Norge, nordlige Skandinavia e.l. og derved kunne si noe om klimatiske forhold i det området.
For å bedre kunne si noe om klima ved slike sammenstillinger av data har man laget til datasett der man har undersøkt polleninnholdet i overflateprøver (moderne prøver) fra mange innsjøer i forskjellige klimatiske vegetasjonssoner og koblet informasjonen fra disse med temperatur og nedbørsmålinger fra klimastasjoner i nærheten av innsjøene. På den måten får man et datasett som kobler pollendata med de klimatiske faktorene for stedet [9, 10]. Dette datasettet kan så brukes som sammenligningsgrunnlag for fossile pollensekvenser og man kan få ut en temperatur eller nedbørskurve for den fossile sekvensen på bakgrunn av det man har funnet fra det moderne datasettet [9, 10, 11]. Informasjonen fra disse kurvene kan sammen med pollendataene si noe om hvordan vegetasjonen har endret seg med klima, og dette kan så relateres til klimaendringer man ser i nåtiden [12] som en pekepinn på hvordan vegetasjon kan komme til å endre seg.
 |
|
| Figur 4. Dette er Figur 7 fra Bjune et al. 2010 [9]. Viser rekonstruert julitemperatur og årsnedbør basert på pollendata fra Kråkenes. Brutt linje=stort (321 innsjøer) kalibrasjonsdatasett; hel linje=lite (191 innsjøer) kalibrasjonsdatasett. | |
Noen av antagelsene ved en slik analyse er at man har dekket alle mulige kombinasjoner av klimadata og pollensammensetning, og at det i fortiden ikke har vært andre kombinasjoner. Det blir heller ikke tatt høyde for menneskelig påvirkning i det moderne datasettet da overflateprøvene (i kalibrasjonsdatasettet) stort sett er tatt fra innsjøer der man antar man har hatt lite eller ingen menneskelig påvirkning [9]. Mennesket har påvirket naturen i større og mindre grad spesielt siden overgangen fra jakt/fiske/samlersamfunn til jordbrukssamfunn og å inkludere informasjon fra steder der man har spor etter menneskelig påvirkning i modellene har potensiale for å gi bedre modeller for fortidens vegetasjon- og klimahistorie [13, 14].
Veien fra grunndata til klimarekonstruksjon er en lang prosess som involverer mange ulike steg. Det er viktig at man i dagens situasjon ikke glemmer at man for å styrke klimaforskingen for å få så bra modeller for fremtidige klimascenarier som mulig må huske at grunnforskingen må støttes så modellene blir så gode som mulig.
Av Lene S. Halvorsen
Referanser:
[1] von Post, L. (1916) Om skogsträdpollen i sydsvenska torfmosselagerföljder. Geologiska Föreningens i Stockholm Förhandlingar 38: 384–390
[2] von Post, L. (1918) Skogsträdpollen i sydsvenska torvmosselagerföljder. Förh. Skand. Naturforskeres 16. møte 1916. pp. 432–465
[3] Fægri, K. and Iversen, J. (1989) Textbook of pollen analysis. 4.ed. By: Fægri, K., Kaland, P.E. & Krzywinski, K. John Wiley & Sons, 328 pp.
[4] Moore, P. D., Webb, J. A. and Collinson, M. E. (1991) Pollen Analysis. 2.ed.
Oxford: Blackwell Scientific Publications, 216 pp.
[5] Sporopolleniner. Definisjon fra Store Norske Leksikon. https://snl.no/sporopolleniner
[6] Arnold, J.R. and Libby, W. F. (1949) Age Determinations by Radiocarbon Content: Checks with Samples of Known Age. Science 110: 678-680. [DOI:10.1126/science.110.2869.678]. Tilgjengelig via: http://hbar.phys.msu.ru/gorm/fomenko/libby.htm
[7] Radiocarbon: an introduction. http://www.radiocarbon.com/about-carbon-dating.htm
[8] Birks, H. J. B., Birks, H. H. (1980) Quaternary Palaeoecology, E. Arnold, London.
[9] Bjune, A. E., Birks, H. J. B., Peglar, S. M. & Odland, A. (2010) Developing a modern pollen–climate calibration data set for Norway. Boreas 39: 674-688
[10] Cheddadi, R., de Beaulieu, J.-L., Jouzel, J., Andrieu-Ponel, V, Laurent, J.-M., Reille, M., Raynaud, D., Bar-Hen, A. (2005) Similarity of vegetation dynamics during interglacial periods. PNAS 102 (39): 13939-13943
[11] Bjune, A.E., Seppä, H., Birks, H.J.B. (2009) Quantitative summer-temperature reconstructions for the last 2000 years based on pollen-stratigraphical data from northern Fennoscandia. Journal of Palaeolimnology 41: 43-56
[12] IPCC 2014. IPCC: Summary for Policymakers. Contribution of Working Group III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. In: Edenhofer, O., Pichs-Madruga, R., Y. Sokona, E. F., S. Kadner, K. S., A. Adler, I. B., Brunner, S., Eickemeier, P., Kriemann, B., Savolainen, J., Schlömer, S., Stechow, C. V., Zwickel, T. & Minx, J. C. (eds.) Climate Change 2014: Mitigation of Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA
[13] Paus, Aa (2013) Human impact, soil erosion, and vegetation response lags to climate change: challenges for the mid-Scandinavian pollen-based transfer function temperature reconstructions. Vegetation History and Archaeobotany 22: 269-284
[14] Trondman, A.-K., Gaillard, M.-J., Mazier, F., Sugita, S., Fyfe, R., Nielsen, A.B, Twiddle, C., Barratt, P., Birks, H.J.B., Bjune, A.E., Björkman, L., Broström, A., Caseldine, C., David, R., Dodson, J., Dörfler, W., Fischer, E., van Geel, B., Giesecke, T., Hultberg, T., Kalnina, L., Kangur, M., van der Knaap, P., Koff, T., Kuneš, P., Lagerås, P., Latałowa, M., Lechterbeck, J., Leroyer, C., Leydet, M., Lindbladh, M., Marquer, L., Mitchell, F.J.G, Odgaard, B.V., Peglar, S., Persson, T., Poska, A., Rösch, M., Seppä, H., Veski, S., Wick, L. (2015) Pollen-based quantitative reconstructions of Holocene regional vegetation cover (plant-functional types and land-cover types) in Europe suitable for climate modelling. Global Change Biology 21: 676-697
