Fra grunnstoffer til klima

Samspill mellom karbon og andre grunnstoffer kan være med på å bestemme det globale klimaet, mener limnolog og professor i biologi Dag O. Hessen. Sammen med forskere fra en rekke land har han et sabbatsår fra universitetet for å forske på denne sammenhengen ved Senter for Grunnforskning.

STUDERER KRETSLØP: – Karbon, fosfor og nitrogen er nøkkelelementer i alt liv, sier professor Dag O. Hessen Foto: Eva C. Simensen (©)

– Det går en rød tråd fra basale celleprosesser som involverer grunnstoffene karbon, fosfor og nitrogen til næringskjedene, til det globale karbonkretsløpet som er avgjørende for klodens klima, sier Hessen.

Siden 1. august i år har han vært på Senter for Grunnforskning som leder for et prosjekt som forsker på nettopp denne røde tråden.

– Vi skal være på Senter for Grunnforskning i ett år. I en fragmentert hverdag som forsker er avbrytelsene hyppige, og det blir ikke tid til å tenke sammenhengende. Det er helt unikt å få muligheten til å sitte skjermet ett år, smiler Hessen.

”Vi” er 17 forskere fra ulike land i Europa, USA, Japan og Canada. Forskerne kommer fra grupper som har jobbet parallelt med feltet økologisk støkiometri i en tiårsperiode.

– Støkiometri betyr elementforhold. I økologisk støkiometri ser forskerne på forholdet mellom særlig karbon, fosfor og nitrogen, forklarer Hessen, og fortsetter: – Utgangspunktet for dette prosjektet er å finne ut hvilke elementer som regulerer hvor fort en celle vokser. Karbon, fosfor og nitrogen er nøkkelelementer i alt liv, og vi ser også på den genetiske regulering av cellevekst via fosforopptak og dannelsen av RNA.

Det forskerne vet fra før av, er at det er store forskjeller i forholdet mellom karbon, nitrogen og fosfor i planter og dyr. Fosfor er det svakeste leddet i kjeden på den måten at dyr ofte trenger mye mer fosfor enn de får tilbud om. Tilbud og etterspørsel er i ubalanse.

Den røde tråden

– Innen dette forskningsfeltet er vi opptatte av misforholdet mellom hva plantene kan tilby og hva dyrene behøver, forklarer Hessen.

Dette får betydning for næringskjedene og resulterer i enten effektive eller ineffektive næringskjeder. Ineffektive næringskjeder innebærer at mye karbon tapes på sin vei gjennom næringskjedene. Dette har betydning for hvor mye ressurser som kan produseres og høstes i et økosystem. Men hvordan innvirker så næringskjedene på den store skalaen, det vil si det globale systemet?

– Det vi lurer på, er hva som skjer med overskuddet av karbon. Vi vet at mye ender som karbondioksid. Og da er dette en parameter som får betydning for det store karbonkretsløpet. Denne forbindelsen mellom elementbehov hos celler eller organismer, via næringskjeder og økosystemer til effekter på karbonkretsløpet er kongstanken bak prosjektet, fastslår Hessen.

Tre typer analyser

I prosjektet skal forskerne ta i bruk tre ulike typer analyser. Den ene typen bygger på et stort datasett fra norske og utenlandske innsjøer, samt marine datasett.

– Dette datasettet er unikt og en stor styrke ved prosjektet, mener Hessen, som opplyser at en artikkel allerede vil bli sendt til tidsskriftet Nature, basert på disse analysene.

Den andre typen analyse skal gjøres på bakgrunn av eksperimentelle data fra kjemostater, simulerte økosystemer, på Biologisk institutt.

Den tredje og siste typen analyse er teoretiske og matematiske modeller.

Det er særlig tre faggrupper i Norge, USA og Japan som har forsket på økologisk støkiometri. Teoriene har modnet og er nå klare for videreutvikling, sier Hessen.

– Forskerne som er med, er plukket fra øverste hylle og utgjør kjernen i et større nettverk. Bearbeidelsen av data og ideer vil videreføres etter at året ved senteret er avsluttet, og dette prosjektet må sees som starten på en prosess som kanskje avsluttes om to til tre år, sier Hessen.

En av ambisjonene med sabbatsåret er at det ikke bare skal resultere i publiserte arbeider, men også i nye konsepter og ideer innen fagfeltet.

– Økologisk støkiometri er et fagfelt som er særlig intellektuelt stimulerende fordi det er forskning på grunnleggende mekanismer som har effekter på ulike nivåer, det blir et forsøk på en faglig bro mellom reduksjonistiske metoder og en mer ”holistisk” økosystemforståelse. For å forstå det globale systemet, må vi forstå det som skjer på enkeltcellenivå, sier Hessen. Samtidig er det et godt utgangspunkt for å forstå noen av de evolusjonære prosesser som styrer cellevekst, individvekst og næringskjedestruktur.

Etter Dag O. Hessens sabbatsår på Senter for Grunnforskning, vil han ta med fortsettelsen av arbeidet som en medgift inn i Center for Evolutionary and Ecological Synthesis, CEES, som nylig ble etablert av populasjonsøkolog Nils Christian Stenseth, professor på Biologisk institutt. Der er Hessen en av seniorforskerne.

– Deler av prosjektet som går på vekstrate og populasjonsdynamikk, vil passe rett inn i konseptet til Stenseth, forklarer forskeren.

Emneord: Matematikk og naturvitenskap, Basale biofag, Biokjemi Av Elisabeth Kirkeng Andersen
Publisert 1. feb. 2012 12:02
Legg til kommentar

Logg inn for å kommentere

Ikke UiO- eller Feide-bruker?
Opprett en WebID-bruker for å kommentere