Gasser fra bakterier og plankton ændrer klodens klima – nyt forskningscenter vil regne ud hvor meget

Vi er omgivet af dem hele tiden. Vi kan ikke se dem eller mærke dem, men ofte kan vi lugte dem. Vi taler om de flygtige gasser, som bliver udsendt i luften af nærmest alt omkring os – både af menneskeskabte ting og af naturen: møbler, kosmetik, planter, svampe, bakterier – ja, endda af vores egne kroppe. De er kemiske stoffer, som let fordamper og blandes med andre ting i luften, som under ét kaldes flygtige organiske forbindelser eller VOC’er (volatile organic compounds).

I naturen producerer alle organismer VOC-gasser og bruger dem til at kommunikere med hinanden og til at beskytte sig mod fjender gennem gassernes duft og kemi. Det kan fx være insekter, der spiser blade af planter, som så begynder at producere VOC-gasser for at frastøde insekterne. Eller blomster der prøver at gøre sig lækre over for honningbier i håb om bestøvning. På den måde ’snakker’ organismer med hinanden på tværs af økosystemet ved hjælp af VOC-gasser.

Men VOC-gasserne fra økosystemerne påvirker også det globale klima – blandt andet fordi de bidrager til dannelsen af mere drivhusgas i atmosfæren. Problemet er, at man endnu ikke ved hvor meget. Det har forskere fra Københavns Universitet nu dedikeret den næste årrække til at finde ud af.

”De er lidt en joker i klimaregnskabet. For vi ved stadig utrolig lidt om, hvor store mængder gasser, der bliver udledt. Det er den viden, vi gerne vil have. Når vi får tallene på plads, kan de komme med i den store klimaligning og give os mere nøjagtige klimamodeller,” siger professor Riikka Rinnan fra Københavns Universitet, som er leder af det nye forskningscenter VOLT - Center for Volatile Interactions på Biologisk Institut.

Riikka Rinnan har sammen med tre andre forskere fra Biologisk Institut fået en bevilling på 60 millioner kroner af Danmarks Grundforskningsfond til at drive centret de næste seks år. Centret holder officiel åbningsceremoni den 19. juni 2023.

Ikke så enkelt som drivhusgasser

VOC-gasser findes i tusindvis af kemiske sammensætninger. Det kan fx være stoffer som isopren og methanol. Mens vi ved en masse om, hvordan drivhusgasser som CO2 og metan virker på klimaet, er VOC-gassers effekt både mere uudforsket og kompliceret.

Man ved dog, at de forlænger metans levetid i atmosfæren. Men samtidig kan VOC’er danne de bittesmå luftbårne aerosol-partikler, som reflekterer solens stråling væk og dermed nedkøler klimaet. Så den samlede klimaeffekt er stadig uvis.

”Hvor drivhusgassers effekt i atmosfæren er ret enkel, er det meget vanskeligere med VOC-gasser, fordi de har forskellige effekter på klimaet og effekter, der går begge veje. Derudover reagerer VOC’er forskelligt i atmosfæren afhængigt af, hvad der ellers findes i luften. Derfor er effekterne mere lokale og altså forskellige fra sted til sted, og det gør det ekstra komplekst,” forklarer Riikka Rinnan.

Gasser i begge retninger

Idéen med centret VOLT er derfor at få dyb indsigt i, hvordan de indviklede interaktioner på tværs af organismer, miljøet og atmosfæren fungerer. Det indebærer at forstå alle de biologiske processer, der omfatter VOC-gasser i naturen - helt ned til, hvordan den enkelte type mos, svamp eller plankton udsender og optager gasser. For der er trafik af gasser i begge retninger:  

”Vi har tidligere opdaget, at mikroorganismer både producerer VOC-gasser, men også ’fortærer’ gasserne som energikilde. Det kan fx godt være, at en plante producerer 100 enheder af VOC’er, men så er der mikroorganismer på bladene, der konsumerer 20 enheder, så kun 80 bliver udsendt. Der kører altså hele tiden modsatrettede processer, som vi i dag forstår meget dårligt,” siger Riikka Rinnan og fortsætter:

”Så det er vigtigt både at finde ud af, hvor meget gas organismerne producerer, og hvor meget de optager for at få et mere retvisende billede af den mængde og sammensætning, som slipper ud fra økosystemerne og op i atmosfæren.”

Forskernes ambition er at nå en generel forståelse af interaktionerne mellem alle typer af organismer og VOC-gasser. Og da den hidtidige forskning har fokuseret på plantegasser, vender forskerne på det nye center i højere grad blikket mod andre organismer.

”Nu skal vi se på alle de organismer, som er blevet glemt i den tidligere forskning. Det gælder bl.a. jord med sit samfund af bakterier og svampe, planter som mos og organismer, der lever i vand som fx plankton. Men det er nogle virkelig svære målinger, vi skal i gang med, da VOC-gasserne er reaktive, og koncentrationerne generelt er meget lave.”

De første forskningsprojekter, som centret tager fat på, er undersøgelser af VOC-gasser i plankton, jord og mos.

FAKTABOKS: TRE EFFEKTER AF VOC-GASSER

VOC-gasser har tre hovedeffekter på klimaet.

1)      VOC-gasser danner ozon, som er en drivhusgas, og som er giftig for planter. Det reducerer fotosyntesen og planternes CO2-optagelse fra atmosfæren.

2)      VOC’er forsvinder fra luften på samme måde som den stærke drivhusgas metan: Begge to bliver oksideret i luften. Fordi VOC’er er mere reaktive end metan, forlænger en forhøjet VOC-koncentration metans levetid i atmosfæren.

3)      VOC’er bidrager til dannelsen af de aerosolpartikler, som reducerer den globale opvarmning ved at reflektere solens stråling og dermed nedkøle klimaet. Når aerosolpartikler vokser sig tilpas store, kan de desuden være med til at danne skyer.

 

FAKTABOKS: OM VOLT

• VOLT – Center for Volatile Interactions hører under Biologisk Institut og er etableret i 2023 med finansiering fra Danmarks Grundforskningsfond. Læs mere på centrets hjemmeside. 
  
  
• Ud over centerleder Riikka Rinnan, som er professor i økosystem-atmosfære-interaktioner, tegnes centret af de ledende forskere, Lasse Riemann, Anders Priemé og Kathrin Rousk, der er eksperter i henholdsvis marin mikrobiologi, jord-mikrobiologi samt symbioser og organismeinteraktioner.