Under istidens maksimum for omtrent 20 000 år siden, var nesten hele Norge dekket av innlandsis.

Rundt 10 000 år senere hadde klimaet endret seg. Det meste av isen var borte. Hvor raskt vendte plantene tilbake?

I en ny studie har forskere ved blant annet UiT Norges arktiske universitet kartlagt utviklingen helt nord i Skandinavia gjennom de siste tusener av år.

Istedenfor å se etter pollen fra fortidens planter, har de lett etter DNA. Det gir et annet bilde av plantenes utbredelse.

Funnene har betydning for hva vi kan vente skjer i fremtiden med et varmere klima, ifølge forskerne.

Tok prøver fra bunnen av innsjøer

Forskerne hentet ut borekjerner fra ti innsjøer. Ni av dem ligger helt nord i Norge og en av dem nord i Finland.

I borekjernene var det sedimenter, altså lag av sand, jord, rusk og rask som har lagt seg på bunnen av innsjøen over tusenvis av år. Forskerne brukte karbondatering for å finne ut hvor gamle de forskjellige lagene var.

Så sjekket de hva som fantes i prøvene. Der var det fullt av DNA-rester fra fortidens planter.

Noen ankom tidlig. Reinrosen blomstret i området allerede for 13 700 år siden. Blålyng var på plass først for 5400 år siden. Mens hundekjeksen drøyde 600 år til.

Forskerne presenterer nå de første resultatene fra prosjektet i tidsskriftet Science Advances.

Har blitt flere og flere arter

- Tradisjonelt har forskere brukt pollen for å undersøke hvordan plantemangfoldet har endret seg over tid. Vi tror dette undervurderer diversiteten, sier Dilli Prasad Rijal til forskning.no.

Han er forsker ved Norges arktiske universitetsmuseum ved UiT.

Pollen kan bevares godt over lang tid. Pollenstudier betyr at forskere tar prøver av jord og sjøbunn og kartlegger hva slags pollen som finnes i prøvene. Slik kan man vite hva slags trær og planter som levde i området for lenge siden.

I den nye studien har forskerne altså isteden brukt DNA.

Pollenstudier viser en økning i antall arter i tiden da isen smeltet. Men fra den første skogen etablerte seg i nord, viser mange pollenstudier ingen videre økning eller til og med en nedgang.

- Pollenstudier har vist en nedgang i diversiteten over de siste 10 000 år, mens vår studie viser at den har økt kontinuerlig, sier Rijal.

Største studie av sitt slag

Den nye studien er den største i verden som ser på DNA fra innsjøsedimenter så langt, forteller Rijal.

- Folk har gjort dette før i èn innsjø eller i ett område. Men dette er et større datasett, vi har sett på ti innsjøer og 387 prøver.

Studien er et nytt eksempel på hvordan DNA fra jord og sedimenter kan gi mer informasjon om fortiden. Nylig fant for eksempel forskere deler av genomet til et menneske i 25 000 år gammel jord i en grotte.

Mange planter kom til da temperaturen steg

Noen av områdene der innsjøene ligger, ble frie for innlandsis for 15 000 år siden, andre for 12 000 eller 11 000 år siden.

Inger Greve Alsos er botaniker og professor ved UiT. Hun har ledet den nye studien.

- Som forventet var det en massiv immigrasjon av planter under den mest intense oppvarmingen ved slutten av siste istid. Det var for mellom 11 700 til 9000 år siden, sier Greve Alsos til forskning.no.

- Så var det store spørsmålet: Hva skjer etter det? Her har det vært debatt.

Har hatt lite kunnskap om blomsterplantene

Med pollenstudier får man godt innblikk i trærne og hva som skjedde med dem. Gressarter er også godt representert. I områdene forskerne har studert, bredte bjøkeskogen seg ut for rundt 10 000 år siden, og furua var på plass for rundt 9500 år siden.

- Det som man ikke kan se så godt med pollen, er alle arter som er insektspollinert. De produserer langt mindre pollen for hver art, fordi det kommer insekter direkte på planten og tar det videre. Disse plantene har vi hatt veldig lite kunnskap om hittil, sier Greve Alsos.

Det er disse blomsterplantene som utgjør størsteparten av artene.

Forskerne fant at mangfoldet av plantearter fortsatte å øke, også etter den første oppvarmingen.

Først de siste 3000 årene stabiliserte det seg. Men selv da har det vært en økning på 5-6 prosent

- Tar årtusener før økosystemet stabiliserer seg

- Dette forteller at det er en tidsforsinkelse for veldig mange arter fra du har en klimaendring, sier Greve Alsos.

Den store klimaendringen var for mellom 11 700 år siden til 9000 år siden. Da steg temperaturen i en brå kurve.

- Deretter blir det ganske stabilt klima over mange tusen år. Men fortsatt kommer det inn arter. Alle artene som kommer inn senere kunne klimatisk sett allerede ha vært der for 9000 år siden, sier Greve Alsos.

Altså, dersom en plante kom inn for 6000 år siden, har det vært en tidsforsinkelse på 3000 år, fortsetter forskeren.

- Det forteller oss rett og slett at det tar årtusener før økosystemet stabiliserer seg på nivå med den nye klimaendringen.

- Det har stor relevans for dagens klimadebatt og hva vi kan forvente skjer når vi får en ny oppvarming.

Vil det samme skje igjen?

Også i dag stiger temperaturen, mest lengst nord. Kurven vil bli brattere enn for 11 700 år siden, sier Greve Alsos.

- Hvis vi skal tro at det samme skjer i fremtida som i fortida. Så vil det bli en umiddelbar stor økning i antall arter.

- Det meste av det som vokser i Sør-Norge i dag, vil da kunne vokse i Nord-Norge. Det representerer en økning på rundt 1000 arter for oss her oppe. Men en andel av floraen vil kunne ha en tidsforsinkelse på flere tusen år.

Måtte utvikle metodene

I den nye studien har forskerne for første gang sammenlignet borekjerner fra flere innsjøer samtidig. De måtte jobbe mye med metodeutvikling for å kunne sammenligne materialet.

- På noen plasser så får vi kjempegode DNA-resultater. På andre plasser så blir resultatene litt dårligere. Hvis du ikke juster for det i det hele tatt, kan det bli feil, sier Greve Alsos.

Surhetsnivå, kjemiske egenskaper ved berggrunnen og hvor mye biologisk materiale det er i prøvene, vil påvirke hvor mye DNA det er mulig å få ut.

- Du korrigere for ulikheten mellom ulike prøver og lokaliteter.

Peter Heintzman, palaeogenetiker og førsteamanuensis ved UiT, har vært sentral i dette arbeidet.

Forskerne har analysert alle prøvene med god nok kvalitet, 387 stykker, åtte ganger.

Slik gjorde de det:

- Vi fokuserer på plante-DNA og bruker en metode som oppformerer plante-DNA. Neste ting vi gjør er litt det samme som politiet gjør når de finner et fingeravtrykk. Vi sammenligner DNA med et såkalt DNA-referansebibliotek.

Hvis DNA-biten matcher med en plante i databasen, har forskerne identifisert arten.

Andre faktorer spilte også inn

I tillegg til økningen av temperaturen var utviklingen av jordsmonnet og tilgang på næringsstoffer viktig for utbredelsen av plantene, sier Dilli Prasad Rijal.

En annen faktor er hvor langt plantene måtte flytte seg å spre seg for å komme inn i de nye områdene.

- Diversiteten i et område avhenger av hvor mye mangfold det var i omkringliggende områder, sier han.

Hva som gjorde at noen planter kom sent, er noe de graver videre i nå, sier Greve Alsos.

- Vi ser på hva som kjennetegner dem, hva slags type voksested de har, hvordan de sprer seg, og mer.

Referanse:

Resultatene fra Toppforsk-prosjektet ECOGEN.

Dilli P. Rijal, Peter D. Heintzman, Youri Lammers, Nigel G. Yoccoz, Kelsey E. Lorberau, Iva Pitelkova, Tomasz Goslar, Francisco J.A. Murguzur, J. Sakari Salonen, Karin F. Helmens, Jostein Bakke, Mary E. Edwards, Torbjørn Alm, Kari Anne Bråthen, Antony G. Brown &Inger G. Alsos: «Sedimentary ancient DNA shows terrestrial plant richness continuously increased over the 2 Holocene in northern Fennoscandia», Science Advances, 30. juli 2021.