Markmikroorganismernas uthållighet och resiliens mot klimatförändringsinducerad torka i Etiopien The resilience and sustainability of soil microbial functions to climate change induced-drought in Ethiopia Globalt styrs ekosystemens produktivitet av fotosyntes som drivs av primärproducenter, och i terrestra ekosystem är det växter som helt dominerar. Idag vet vi mycket om de viktiga miljöfaktorerna som styr växternas produktion, vilket möjliggör en ganska god säkerhet i vår förmåga att förutspå effekten av miljöförändringar på växternas ekosystembidrag. Vi vet problematiskt mycket mindre om hur ekosystemet regleras under mark. När en växt investerar kol i sina rötter för att nå de näringsämnen (kväve, fosfor, osv.) deras tillväxt begränsas av läcker en del ut som löst organisk material i marken. Likaså, när en växt dör, faller blad, grenar och annat växtmaterial ned på marken. För att hålla de mineral som begränsar växternas produktion i omlopp finns därmed ett ständigt behov av att omsätta organiska material. Det organiska materialet används som mat av främst mikroorganismsamhället i mark, svampar och bakterier. En del av materialet används för energi, och omvandlas till sina beståndsdelar – koldioxid (CO2), och mineralnäringsämnen, medan en annan del används för tillväxt för att bilda nya mikroorganismer. Den fraktion av det organiska material som används för att bilda nya mikrober utgör även det som kan anrikas i jord i ekosystem, och kan komma att bilda tjocka humuslager i t ex nordliga ekosystem. Mikroorganismer är de agenter som utför nedbrytning av organiskt material i mark, som dominerar terrestra ekosystems bidrag till det globala kol (C)-kretsloppet. Vattentillgänglighet är en av de mest dominanta styrfaktorerna för mikroorganism-aktivitet, som avgör om terrestra ekosystem kommer att blir en sänka eller källa för kol till atmosfären. Vidare är mikroorganismerna beroende av tillgängligt C, framförallt från växter, vilket skapar en viktig återkoppling mellan växter och nedbrytare. Men även om vi redan nu inser att en förändring av kolbalanser i våra ekosystem troligtvis kommer att orsakas av klimatförändringen, har vi idag otillräckliga kunskaper för att kunna förutspå netto-balansen mellan förändringar i växtproduktion och i nedbrytning. Terrestra ekosystem väntas utsättas för mer extrema variationer i nederbörd och temperaturer som ett resultat av klimatförändringen vilket kommer att orsaka mer intensiva tork- och regnepisoder. Detta kommer att i grunden påverka terrestra ekosystems funktion och de ekosystem för förväntas drabbas värst av dessa förändringar är tropiska, torra ekosystem, inklusive några av de fattigaste och mest hungerdrabbade länderna i världen, bl a Etiopien. Det övergripande målet med detta projekt är att förstå hur torka och variation i vattentillgänglighet påverkar mikroorganismer och de processer de styr i mark utmed en gradient från varma och torra till svalare system med mer nederbörd i Etiopien. Inom varje ekosystem ska vi (i) undersöka hur markanvändning – jordbruk, betesmark, eller naturlig vegetation – påverkar mikrobernas svar på torka och variation av vattenhalt i jord, och (ii) utröna hur experimentell torka i fältförsök inom varje försöksområde påverkar mikroorganismernas resiliens mot torka, samt (iii) utvärdera hur Etiopiens nuvarande arbete med att återskapa förstörd mark påverkar markmikroorganismernas resiliens mot torka. Denna förståelse ska byggas in i ekosystemmodeller, och genom samarbete med ett Etiopiskt jordbruksinstitut, användas för att vägleda och utveckla Etiopiens nationella policy för att möta klimatförändringar. De specifika målen är: 1. Att definiera (i) det direkta beroendet av vattentillgänglighet för mikrobiella processer, och (ii) mikroorganismerna resiliens mot återfuktning efter torka. 2. Att bestämma hur långtida skillnader (långs en ekosystemgradient inom Etiopien) och korttida skillnader (fältförsök med experimentell torka inom Etiopiska ekosystem) av torka och torkcykel-regimen påverkar (i) det direkta beroendet av vattentillgänglighet, och (ii) det mikrobiella svaret på återfuktning. 3. Att särskilja mellan inflytandet av det mikrobiella samhällets sammansä Climate change will cause extreme fluctuations in precipitation and temperatures generating intense drought and rainfall events. This will affect the functioning of most ecosystems, but the most severely affected include the world’s poorest and food security challenged nations, including Ethiopia. Microorganisms control decomposition of organic matter (OM), and dominate the terrestrial contribution to the global carbon (C) cycle. Water availability is a decisive regulator of microbial processes, but they also depend on C-availability, creating a strong feedback with plants. We will investigate how microbial processes are influenced by changes in water availability across a gradient from cool moist to hot arid Ecosystems in Ethiopia. We will evaluate the effect of different land-uses and field experimental drought on the resilience of microbial functions. Insights will be included in ecosystem models, and used to guide land-use policy in Ethiopia. The aims are: 1. Defining the microbial moisture dependence, and the resilience of the microbial functions to rewetting a soil. 2. Determining both long-term (gradient across Ethiopia) and short-term (within site field-experiments) legacy effects of drought and dry-wet cycles on 1. 3. Disentangling the relative influence of the soil microbial community and land-use on 1. 4. Distinguishing how land-use, restoration of degraded soils, and plant material additions can affect the microbial resilience to drought and variable moisture.