3.04 De kolde jorde AF BO ELBERLING Kulden, mørket og vinden får det meste af året jordbunden på Disko til at fremstå gold og livløs. Men hver sommer får Solen magt, og sneen smelter. Hvor jorden ikke er dækket af permanente gletschere, smelter isen i den øverste del, og oven på permafrosten udvikles et aktivlag af optøet jord. Næringsstoffernes kredsløb i jorden, herunder frigivelsen af ioner til jordvandet, er en forudsætning for Diskos karakteristiske vegetation. Planternes tilstedeværelse samt klimaet betinger omvendt en jordbundsudvikling som i løbet af flere tusinde år har resulteret i den variation i jordbundstyper der kan erkendes i dag. Af særlig interesse i dag er de jorde som udvikles ved en akkumulering af tørv eller overlejres af vindaflejringer fordi kulstof og andre næringsstoffer derved begraves i jordmiljøet. Det er nemlig et åbent spørgsmål hvordan denne pulje ved eventuelle globale klimavariationer kommer i spil igen. Et svar forudsætter dels målinger af næringsstofpuljer i aktivlaget og den øverste zone af permafrosten, dels målinger af den nuværende omsætningsaktivitet i jorden. 3.04.01. Landskab ved Qaamassoq (Flakkerhuk) med lavning præget af smeltevand og tørre afblæsningsflader i baggrunden. 214
Her beskrives de rumlige og tidslige variationer i den kolde jord med fokus på kulstofkredsløbet ved Qaamassoq (Flakkerhuk) beliggende ved Aqajarua (Mudderbugten) på Østdisko. Svarende til mange andre steder på Disko har det kystnære område ved Flakkerhuk siden den sidste istid været påvirket af ændringer i havniveauet (se kap. 3.06 s. 227). Resultatet ses som marine terrasser; graden af jordbundsudviklingen på disse er forskellig, den afspejler forskellige tidsperioder og giver derved et indblik i jordbundsudviklingen de sidste 10.000 år. Den kolde jord og dens karakteristika Omkring Arktisk Station er jorden de fleste steder dækket af et tæt plantedække. Denne frodighed findes ikke alle steder på Disko. Set fra luften er det arktiske 3.04.02. Jordbundsprofil i en dårlig drænet jord. Øverst ses okkerfarvede lag pga. iltede jernforbindelser. Underliggende grå lag skyldes vandmætning og dårlig ilttilgang. Det grå lag er ca. 20 cm tykt. landskab mosaikagtig og et resultat af den rumlige variation betinget af landskabets form og alder, udgangsmaterialets sammensætning, klimaet, erosion og pålejring (fysisk omlejring) samt kemisk forvitring. Dette samspil af faktorer betyder at jord-klimaplante-systemerne er snævert koblet til hinanden. I den sammenhæng er det bemærkelsesværdigt hvor lidt information der kan hentes i litteraturen omkring udbredelsen og dannelsen af jordbundstyper på Disko. Højt oppe i fjeldet, hvor temperaturen er lav, på stejle skrænter med jordflydning og på afblæsningsflader med kolde vinde og udtørring, mangler de blomstrende planter stort set. Jordbundsudviklingen er tilsvarende ringe, og disse dele af landskabet indeholder kun en lille pulje af kulstof og andre næringsstoffer. Årsagen er dels en mindre tilførsel TABEL 3.04.01 Landskabstype afblæsningsflade hede fugtig tundra kær Karakteristika sparsom vegetation veldrænet, svagt nordvendte lavninger og dårlig på tør jord hældende terræn skråninger drænet jorder Vegetation fjeldsimmer kantlyng pil, birk kæruld, pil, græsser Dybde til permafrost i m 0,9 1,5 0,6 0,4 Areal andel i % 11 59 14 14 Kulstofpulje i kg C pr. m 2 * 3,3 2,6 8,4 28,2 % af totale andel af C 6 21 28 42 Akkumuleringsrate 0,5 0,4 1 4 i g C pr. m 2 pr. år * Kulstofpuljerne er bestemt til en dybde af 60 cm Tabel 3.04.01. Landskabstyper og deres karakteristika ved Flakkerhuk. DE KOLDE JORDE 215
af organisk stof til jorden og dels gode omsætningsforhold for den organiske pulje, bl.a. som følge af tilstedeværelsen af ilt i jorden. Et jordprofil under afblæsningsfladen vil typisk være lyst i overensstemmelse med et ringe kulstofindhold. Pga. gentagne vindaflejringer er jorden lagdelt. Kontrasten til denne jordbundstype er lavningerne hvor der er mere eller mindre vandmættede forhold i store dele af sommeren (fig. 3.04.01). Tilsvarende fugtige områder findes kystnært og nedstrøms for permanente snefaner. Kombinationen af et højt vandindhold og højtliggende permafrost betyder at der ofte opstår iltfattige forhold i jordprofilet. Dette giver jorden en grå farve (fig. 3.04.02) og kan samtidig give anledning til dannelse af svovlbrinte som har en ubehagelig lugt. Organisk stof i denne iltfattige zone omsættes kun meget langsomt og ufuldstændigt hvorfor der dannes metan (CH 4 ) der forekommer som drivhusgas i atmosfæren i en mængde der svarer til ca. 20 gange CO 2 -koncentrationen. Karakteristisk for de kolde jorde er forekomsten af store isdannelser i de øvre jordlag, den underliggende permafrost samt kryoturbation der er en fællesbetegnelse for de fysiske forstyrrelser af jorden der er et resultat af frys-tø processer år efter år. I et jordprofil fremstår disse forstyrrelser som foldede og uregelmæssige jordlag. Forekomsten af is i jorden kan år efter år tiltage i mængde så der dannes en tue eller høj (en såkaldt pals eller pingo) i landskabet. Gennemgraves en pals, kan isen blottes. Bliver en pals ustabil ved at 3.04.03. Kort over Disko med angivelse af Flakkerhuk samt detailkort over Flakkerhuk med angivelse af marine terrasser. isen gennembryder dæklaget eller som følge af et klimaskrift, kollapser palsen, og der dannes et fugtigt og ofte frodigt område (fig. 3.04.04). Variationer i kulstofindholdet ved Flakkerhuk Flakkerhuk ligger som det østligste område på Disko (fig. 3.04.03) og består nær kysten af et forland domineret af marsk og kærområder (fig. 3.04.04), mens forskellige vegetationstyper findes i de højere liggende områder længere væk fra kysten (fig. 3.04.05). På de tørreste flader mangler vegetationen, eller den præges af sporadisk fjeldsimmer-vegetation mens fugtigere områder domineres af kantlyng. Pilekrat, birk og græsser er fremherskende i områder med rigeligt vand hele sommeren. Som en del af aktiviteterne på et hovedfagskursus i naturgeografi på Københavns Universitet i 2003 blev der gravet en række jordbundsprofiler i de dominerende vegetationstyper ved Flakkerhuk. I jordbundsprofilerne blev der udtaget prøver med konstant volumen fra karakteristiske lag ned til permafrostens overflade. Resultatet af kulstofanalyser af prøverne viste stor variation i indhold af kulstof, betinget af et samspil mellem jordtype, landskabsform, vegetationstype og dræningstilstand (fig. 3.04.06). Koncentrationer af kulstof kan omregnes til puljer af kulstof når jordens massefylde og horisonternes tykkelse kendes. Omregnet til kg kulstof i de øverste 60 cm viser det sig at de fugtige kærområder indeholder i gennemsnit 28,2 kg kulstof pr. m 2, mens 216 BO ELBERLING
3.04.04. Vådområde ved Flakkerhuk hvor is og jord i en pals er ved at smelte. kantlyngheden kun indeholder 2,6 kg kulstof pr. m 2. Tager man den arealmæssige andel af de forskellige landskabselementer og vegetationstyper ved Flakkerhuk i betragtning viser det sig at undersøgelsesområdet i gennemsnit indeholder 6,7 kg kulstof (C) pr. m 2 i de øverste 60 cm. Omkring 42% af kulstoffet findes i de våde jorder til trods for at disse kun udgør cirka 14% af arealet. I modsætning hertil udgør kantlyngområderne næsten 59% af arealet, men indeholder kun 21% af det totale indhold af kulstof i området (tabel 3.04.01). DE KOLDE JORDE Omsætning af organisk stof I dag foretages en del studier i arktiske områder som forsøger at forudsige hvilken rolle de arktiske økosystemer kommer til at spille ved en klimaforandring. De fleste af disse studier måler den hastighed hvormed kulstof akkumuleres (primært ved fotosyntese) og frigives (primært ved planterespiration og nedbrydning af organisk stof i jorden). Det resulterer i to store tal for henholdsvis input til og output fra jordens pulje af kulstof, men giver kun et usikkert bud på om jordmiljøet bliver rigere eller fattigere på kulstof, og dermed om jorden virker positivt eller negativt på det globale kulstofbudget i atmosfæren. Det har flere års målinger i Arktis endnu ikke givet et entydigt svar på. Målinger foretaget ved Zackenberg (Nordøstgrønland) tyder på at input og output af kulstof over et årti stort set er i balance. Der hersker dog stor usikkerhed om hvad der sker om vinteren 217
3.04.05. Landskabet ved Flakkerhuk set mod vest. hvor bidraget fra respirationsprocesserne hidtil kan være anslået for lavt. Tilsvarende er det sjældent at man medregner tabet af kulstof fra jordbunden i form af opløst organiske og uorganiske forbindelser. Tages der udgangspunkt i resultaterne fra Flakkerhuk Dybde i cm 0 10 20 30 40 50 60 Kulstofindhold i % Kulstofindhold i % 0 1 2 3 4 5 0 10 20 30 Terasse B Afblæsningsflade Pile-vegetation Kantlyng Terasse B, 7.000 år Terasse D, 8.600 år 3.04.06. A: Kulstofindholdet i to forskellige vegetationstyper på terrasse B (dvs. samme alder). B: Indholdet i samme vegetationstype på to terrasser. På hver lokalitet er der lavet tre jordprofiler hvilket er gengivet som ens linier. for terrasse B som er dateret til at være ca. 7.000 år gammel, kan en gennemsnitlig akkumulationsrate for kulstof beregnes (tabel 3.04.01). Den maksimale mængde på omkring 4 g kulstof pr. m 2 ses i kærområderne og er omtrent otte gange hurtigere end akkumulationen af kulstof på hederne og afblæsningsfladerne. Disse markante forskelle skyldes formentlig en kombination af den ringe omsætning af kulstof der akkumuleres i de våde jorde, og den øgede tilførsel af kulstof ved en frodig vegetation. Med et perspektiv på flere tusinde år er der derfor ikke megen tvivl om at jordene ved Flakkerhuk har ophobet kulstof, og at det er sket meget uensartet. Det er dog svært at sige noget om hvilken rolle jordenes oplagrede kulstof kommer til at spille i fremtiden. Jordbundsudvikling og vandstandsvariationer de sidste 10.000 år De marine terrasser ved Flakkerhuk gør det muligt at sammenligne jordbundsudviklingen over tid. I denne del af studiet indgår kun jorde med kantlyng. De ældste jorde højest i terrænet er næsten 9.600 år gamle. Ved at sammenligne kulstofpuljerne mellem de enkelte terrasser med kantlyng kan det beregnes 218 BO ELBERLING
3.04.07. Veludviklet jordbundsprofil med dannelse af podzol fra Flakkerhuk. Formentligt et resultat af en anden vegetation og klima end i dag. Profilet er ca. 70 cm dybt. at den gennemsnitlige akkumulering af kulstof pr. m 2 pr. år er 3,1 g fra 5000-5700 f.v.t., 4,3 g fra 5700-6600 f.v.t. og 6,7 g fra 6600-7600 f.v.t. Når et landskab for første gang dækkes af vegetation sker det i en succession hvor nogle planter (pionerplanter) kommer først for siden at blive fulgt af andre. Det betyder at ovenstående variationer i kulstofakkumulation ikke umiddelbart kan fortolkes som værende et resultat af tid og klima alene. Der har nemlig ikke nødvendigvis altid været kantlyng de steder hvor denne dominerer i dag. Men tallene vidner om at der kan have været klimaforhold i de sidste 10.000 år som har betinget en hurtigere jordbundsudvikling og akkumulering af kulstof end i dag. Dette bekræftes af andre studier på Grønland, bl.a. vedrørende jorde ældre end 8.000 år hvor der i dag er udviklet en podzoljord. Dette er en stærk udvasket og næringsfattig jordtype der også findes ved Flakkerhuk som et mørkebrunt/rødligt lag (en udfældningshorisont, fig. 3.04.07). I denne er organisk stof og jernog aluminiumsforbindelser udfældet. En sådan transport af organisk stof og metaller fra overliggende lag forudsætter en markant biologisk aktivitet og et nedbørsoverskud. En tilsvarende jordbundsudvikling kendes i dag fra sydligere breddegrader, fx Sydgrønland. Gamle, begravede podzoler kendes fra andre steder på Grønland (fx Zackenberg) og er i overensstemmelse med information fra iskernestudier der tyder på at klimaet for 5.000 til 8.000 år siden har været både varmere (2,5 C) og fugtigere end i dag. Et sådant klima på Disko har formentlig betinget helt andre livsbetingelser for vegetationen og dermed jordbundsudviklingen ved Flakkerhuk end det er tilfældet i dag. Perspektiver Jordbunden udviser store variationer i både puljer og omsætning. Det betyder at bestemmelse af jordens rolle i relation til ophobning af fx kulstof og frigivelse af drivhusgasser fordrer en analyse af såvel landskabets dannelse samt viden om det snævre samspil mellem klima, jord og vegetation. Desuden er det forventeligt at en given vekselvirkning mellem jord og klimaforandringer på landskabsskala vil være et nettoresultat af en række landskabselementer som reagerer på forskellig vis på en given forandring og at nettoresultatet netop derfor er vanskelig at forudsige. Disko synes at være et oplagt sted at udbygge grundlaget for viden om puljer om omsætning i kolde jorde, dels ved en kortlægning af jordbundstyper samt landskabets alder og udvikling og dels ved tværgående studier som i højere grad inkluderer koblede studier af både vegetation, jord og klimaforhold. DE KOLDE JORDE 219