Wintertime activity of denitrifiers and production of nitrous oxide in Finnish subarctic tundra soils

• Main Author: Majamäki, Renata
• Other Authors: Helsingin yliopisto, Maatalous-metsätieteellinen tiedekunta, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Helsingfors universitet, Agrikultur- och forstvetenskapliga fakulteten
• Format: Master Thesis
• Language: English
• Published: Helsingin yliopisto 2022
• Subjects: microbiology; microbial communities; microbial ecology; metatranscriptomics; RNA; nitrous oxide; greenhouse gas; tundra; subarctic; climate change; Mikrobiologian ja mikrobibiotekniikan maisteriohjelma; Master 's Programme in Microbiology and Microbial Biotechnology; Magisterprogrammet i mikrobiologi och mikrobiell bioteknik; ei opintosuuntaa; no specialization; ingen studieinriktning; Arktis*; Subarctic; Tundra
• Online Access: http://hdl.handle.net/10138/345221

Dityppioksidi (N₂O) on voimakas kasvihuonekaasu, jonka lämmityspotentiaali on lähes 300 kertaa suurempi verrattuna hiilidioksidiin. Maaperässä N₂O:ta vapautuu ilmakehään pääasiassa mikrobiologisessa prosessissa, denitrifikaatiossa. Arktiset ja subarktiset maaperät ovat tärkeitä N₂O:n lähteitä ja ilmaston lämpenemisen vuoksi niistä voi vapautua N₂O:ta tulevaisuudessa yhä enemmän. Lumipeite ja jääkerrokset vaikuttavat kasvihuonekaasujen tuotantoon talvella. Tässä pro gradu - työssä tutkittiin aktiivisia mikrobiyhteisöjä ja niiden toiminnallisia geenejä viidessä eri kasvillisuustyypissä subarktisilta tundramailta Pohjois-Suomessa huhtikuun alussa. Lisäksi erilaisia ympäristötekijöitä (pH, lämpötila, maaperän orgaaninen aines, maaperän vesipitoisuus ja lumen syvyys), sekä dityppioksidi- , metaani- ja hiilidioksidikaasuja tarkasteltiin yhdessä metatranskriptomidatan kanssa. Tutkimus keskittyi geeneihin jotka osallistuvat denitrifikaatioon, sillä se on pääasiallinen N₂O:n vapautumisprosessi. Tutkielman tulokset osoittivat, että mikrobiaktiivisuus oli huomattavaa jo huhtikuun alussa näissä tundramaissa. Mikro-organismit olivat aktiivisia talvella ja voivat tuottaa kasvihuonekaasuja läpi vuoden. Kilpisjärven tundramaat ovat monimutkaisia ekosysteemejä, ja erilaiset ympäristötekijät vaikuttivat aktiivisten denitrifioivien mikrobien runsauteen ja monimuotoisuuteen, sekä niiden toiminnallisiin geeneihin ja typpioksidin tuotantoon. Denitrifikaatioon osallistuvia entsyymejä koodaavat geenit olivat aktiiviisia ja N₂O kaasut vaihtelivat välillä - 4 - 21 μg m-2 d -1 . N₂O:n kokonaistuotanto näissä tundramaissa oli alhainen, mutta ilmeinen, ja nämä maaperät voivat olla merkittäviä N₂O-lähteitä talvisin. Nitrous oxide (N₂O) is a powerful greenhouse gas, and its global warming potential is almost 300 times more compared to carbon dioxide. In the soil ecosystem, N₂O is mainly released into the atmosphere in the microbiological process, denitrification. Subarctic tundra soils are important sources of N₂O and due to global warming, ...