Doktorsvörn í líffræði - Ingvild Ryde

Streymi á Zoom

Doktorsefni:
Ingvild Ryde

Heiti ritgerðar:
Efnahernaður í hnignuðu landi: hæfni til efnabælingar og bæliefnafjölbreytni krækilyngs í íslenskum túndruvistkerfum

Andmælendur:
Dr. Nicole van Dam, forstöðumaður vísinda við Leibniz-Institut für Gartenbauwissenschaften (IGZ) og prófessor við Friedrich-Schiller Universität, Jena, Þýskalandi
Dr. Mikael Ohlson, prófessor emeritus við Faculty of Environmental Sciences and Resource Management, Norwegian University of Life Sciences, Noregur

Leiðbeinandi:
Dr. Ingibjörg Svala Jónsdóttir, prófessor emerita við Líf- og umhverfisvísindadeild Háskóla Íslands

Einnig í doktorsnefnd:
Dr. Elizabeth HJ Neilson, Associate prófessor við Department of Plant and Environmental Sciences, Háskóli Kaupmannahöfn, Danmörku (meðleiðbeinandi)
Dr. Kari Anne Bråthen, prófessor við Department of Arctic and Marine Biology, Arctic University of Norway (meðleiðbeinandi)
Dr. Judith Trunschke, prófessor við Líf- og umhverfisvísindadeild Háskóla Íslands (umsjónarkennari)

Doktorsvörn stýrir:
Dr. Snæbjörn Pálsson, prófessor og deildarforseti Líf-og umhverfisvísindadeildar HÍ

Ágrip:
Hnignun lands í kjölfar aldalangrar ósjálfbærrar landnýtingar er mikið vandamál á Íslandi. Oft dugar ekki að fjarlægja einn helsta drifkraft hnignunarinnar – búfjárbeit – til að endurheimta heilbrigði vistkerfa og þau virðast því fönguð í viðjum hnignunar. Til að koma í veg fyrir frekari gróður- og jarðvegseyðingu er mikilvægt að skilja þau gangverk sem halda vistkerfum á hnignunarstigi og hvernig þau trufla endurheimtaraðgerðir. Eitt slíkt gangverk gæti verið „efnahernaður“ þar sem ákveðnar tegundir losa bæliefni (e. allelochemicals) sem hafa neikvæð áhrif á spírun fræja og vöxt ungplantna nágrannategundanna og móta þannig vistkerfisferla. Markmið ritgerðarinnar var að rannsaka hlutverk krækilyngs (Empetrum nigrum), sígræns smárunna, við að halda túndruvistkerfnum á hnignunarstigi með því að mæla hæfni/virkni þess til bælingar (e. allelopathic capacity) og fjölbreytni bæliefnanna. Ritgerðin byggir á þremur vísindagreinum þar sem beitt var lífvirkniprófum og markvissri og ósértækri (e. untargeted) vökvaskilju-massagreiningu virkra efna. Niðurstöður sýndu að íslenskur eldfjallajarðvegur mildar verulega bælingaráhrif krækilyngs í samanburði við annan jarðveg og dregur úr langtímaáhrifum í jarðvegi sem krækilyng hefur vaxið í. Engu að síður má gera ráð fyrir að bæling krækilyngs á spírun og vexti ungra plantna sé veruleg í íslenskum túndruvistkerfum sé miðað við hátt magn krækilyngsblaðmassa í vistkerfunum. Bælihæfni tvíkynja krækilyngs (hermaphroditum plöntur) var mun meiri en einkynja krækilyngs (nigrum plöntur), sem skýrðist að hluta til af hærri styrk bæliefnisins Batatasin-III í blöðum, en þetta efni hefur verið talið eitt helst bæliefni tegundarinnar. Að auki reyndust karlkyns nigrum plöntur hafa meiri bælihæfni en kvenplönturnar. Þetta bendir til að bælihæfni krækilyngs sé breytileg eftir kyni og magni mismunandi hópa innan tegundarinnar. Þessi breytileiki milli hópa og kynja krækilyngs var nýttur til að greina fleiri hugsanleg bæliefni í tegundinni. Ósértæk massagreining afhjúpaði efnafræðilega samsetningu sem einkenndist, eins og búist var við, af áður þekktum fenól- og terpenóíðsamböndum, en einnig afleiðum naftalens og alkalóíða sem hafa ekki verið greind áður í krækilyngi. Efnafræðileg samsetning krækilyngshópanna var greinilega ólík en enginn skýr munur var á milli kynja hjá nigrum. Bælihæfni krækilyngs virðist byggja á terpenóíðum, naftalenum, alkalóíðum og fenólum auk Batatasin-III. Þessi greining eykur því skilning okkar á efnafræðilegum samskiptum krækilyngs við umhverfið og er fyrsta skrefið í átt að auknum skilning okkar á bælingaráhrifum þess. Að lokum má álykta að krækilyng hafi mikla bælihæfni á Íslandi og framleiði fjölbreytt efnasambönd með hugsanlega bælivirkni sem gætu stuðlað að því að fjötra íslensk túndruvistkerfi á hnignunarstigi. Framhaldsrannsóknir ættu að miða að því að meta bælihæfni krækilyngs í túndruvistkerfum við náttúrulegar aðstæður og rannsaka hvernig loftslagshlýnun hefur áhrif á hana.

Um doktorsefnið:
Sem háskólanemi á bakkalárstigi fékk Ingvild áhuga á plöntulífeðlisfræði og vistfræði norðurslóða. Hún hlaut bakkalárgráðu (BS) frá Kaupmannahafnarháskóla í Danmörku árið 2016. Lokaritgerð hennar fjallaði um áhrif hlýnunar á kolefnisflæði frá mismunandi gróðurlendum á Grænlandi. Áhugi Ingvildar á plöntum varð til þess að hún hóf meistaranám í plöntuvísindum við Kaupmannahafnarháskóla, og lauk hún því árið 2020. Meistaraverkefni hennar samþætti vettvangstilraunir í Tromsø og efnagreiningar á rokgjörnum og órokgjörnum sérhæfðum efnaskiptaefnum ilmbjarkar. Niðurstöðurnar sýndu að skordýrabeit hefur áhrif á lífeðlisfræðilega vistfræði ilmbjarkar, sem hefur afleiðingar fyrir samspil gufuhvolfs og lífhvolfs. Meistaraverkefnið kveikti áhuga Ingvildar á efnafræðilegu samspili plantna og umhverfis þeirra. Það rannsakaði hún nánar í doktorsritgerð sinni, „Chemical warfare in a degraded land“(Efnahernaður í hnignuðu landi). Þar rannsakaði hún bælingarhæfni (allelopathy) krækilyngs (Empetrum nigrum) og bæliefnafjölbreytni þess í hnignuðum túndruvistkerfum á Íslandi.