Forskningsprojekt Hur förändras mångfalden i våra ekosystem över tid? Mätning av biodiversiteten genom DNA-sekvensering av 50-åriga provserier från sex svenska mätstationer.
För att förstå komplexa ekosystem och miljöns påverkan måste vi ha tillgång till information om vilka organismer som förekommer i vår miljö och dessutom måste vi ha långa tidsserier för att kunna förutse vilka förändringar som kommer att inträffa i framtiden. Denna typ av information har tidigare varit mycket svår att anskaffa. Vårt projekt kommer att kraftigt bidra till svensk biodiversitetsforskning samt svensk bioberedskap – hur vi ska förbereda oss för utbrott av existerande och nya skadeorganismer.
FORMAS Skogsutlysning, 2021–2026: 16 000 000 kr
Vetenskapsrådet, 2021–2024: 5 000 000 kr
FORMAS, 2017–2022: 6 000 000 kr
SciLifeLab biodiversity grant, 2018: 1 500 000 kr
Företagsforskarskolan, 2016–2020: 50% doktorandtjänst
Totalförsvarets forskningsinstitut, 2016–2020: 50% doktorandtjänst
Kempestiftelserna, 2019–2021: 1 600 000 kr
Projektet är ett samarbete mellan Umeå Universitet (Per Stenberg), Totalförsvarets forskningsinstitut, FOI (Mats Forsman) och Sveriges Lantbruksuniversitet, SLU (Tomas Brodin).
De tusentals olika organismerna i vår omgivning interagerar med varandra och miljön. Tillsammans bildar de ekosystem som kontinuerligt fluktuerar i sammansättning på grund av dessa interaktioner samt förändringar i miljön. Ett friskt ekosystem har en stor diversitet, det vill säga att det består av ett stort antal olika organismer. Ett friskt ekosystem är mindre känsligt för förändringar och kan på ett bättre sätt stå emot invaderande arter från andra miljöer som riskerar att slå ut en stor del av diversiteten. Vårt samhälle är väldigt beroende av ekosystemen då de både förser oss med rekreationsområden, men också i stor utsträckning påverkar vårt eget samt djur och grödors välmående. Eftersom miljön i allt snabbare takt förändras i form av klimatförändringar samt av hur vi människor breder ut oss och utnyttjar naturresurser finns en oro för hur detta kommer att påverka ekosystemen och utbredningen av skadeorganismer.
I detta projekt använder vi oss av ett unikt arkiv av luftfilter som representerar en obruten, 50 år lång, serie av veckovisa prover insamlade från sex platser i Sverige (se bild nedan). Dessa filter sattes upp och används kontinuerligt av Totalförsvarets forskningsinstitut för att mäta radioaktivt nedfall.
Karta över Sverige som visar vilka orter som har luftfilterstationer för att mäta radioaktivt avfall. Dessa orter är Kiruna, Umeå, Östersund, Gävle, Kista, Grindsjön, Visby, Göteborg och Ljungbyhed.
BildVi kan utvinna DNA av hög kvalitet från dessa filter och genom modern DNA-sekvensering kan vi identifiera de organismer som fastnat i filtret. Egenskaperna hos filtren och de enorma mängder luft som passerat (>100000 m3/filter) gör det möjligt att mäta den relativa förekomsten av alla typer av organismer (växter, djur, svampar, bakterier och virus) från alla typer av miljöer (jord, vatten, mark och luft). Filtren fångar till och med in spår av ryggradsdjur tillsammans med parasiterna i deras tarmsystem, via cellfragment som cirkulerar i luften.
I en pilotstudie har vi visat att arkiverade filter mycket väl bevarar historiska förekomster av olika organismer och deras säsongsvariation. Vi har även tillgång till information om väder och markanvändning (t.ex. skogsbruk, jordbruk och olika infrastrukturförändringar) från och omkring insamlingsplatserna under 50 år.
Vi har nu tagit fram en tidsserie över biodiversiteten i Kiruna över en 40-årsperiod (1974-2012). Veckovisa prover från vart annat år sekvenserades på SciLifeLab i Uppsala (200-800 miljoner 150bp PE reads/prov). Dessa unika data använder vi nu för att svara på ett antal frågor, som till exempel:
Vi har nu sammanställt resultaten från en större studie där vi följer biodiversiteten i luft över 3 decennier runt Kiruna. I vårt data kan vi mäta signaler från 2 700 släkten från alla grenar av livets träd, och bland annat se en god korrelation mellan de relativa förekomster vi uppmäter via luft och traditionellt observationsdata för flertalet fågelarter. För att läsa mer om projektet och våra resultat, se vår publicerade pilotstudie och vår senaste artikel som finns tillgänglig på preprint-servern bioRxiv.
Airborne microbial biodiversity and seasonality in Northern and Southern Sweden
Airborne eDNA captures three decades of ecosystem biodiversity
