Aerobic methane emissions from the shoots of Scots pine

Plants are recognized sources of methane, but plant-mediated methane emissions have mostly been studied on herbaceous species, although also trees are known to emit methane. Emissions from tree canopies likely mostly derive from an aerobic, abiotic process. Aerobic methane production from trees has not been thoroughly studied, leaving uncertainties to the global source strength estimates, which vary from 0 to 240 Tg yr-1. Even less is known about how aerobic emissions affect the methane cycles in boreal forest ecosystems, as the environmental and physiological drivers are not fully understood. In this study, shoot-level methane fluxes of boreal conifer trees were measured outdoors and in the greenhouse, to investigate the environmental and physiological drivers and regulators of shoot-level methane fluxes. Most of the measurements were done from saplings of Pinus sylvestris (Scots pine), one of the most important tree species of the boreal region of the Eurasian continent, by using chamber enclosure methods with spectral, online greenhouse gas analysers. The measurements were conducted either manually, or with an automated measurement system, developed to overcome issues related to manual measurement techniques. The shoots of Scots pine showed small but significant emissions of methane in all experimental setups, the emissions were driven by light, enhanced by elevated temperature, and occurred independently from drought and photosynthesis. Solar radiation was a more significant driver of these methane emissions than artificial light with UV-A. These results show that Scots pine canopies have the potential to produce CH4 in a similar process that has been described before for the foliage of herbaceous plants, but these emissions are smaller than the initial estimates of the aerobic methane source from vegetation. The boreal forest canopies are sources of methane and have the capacity to decrease the methane sink strength of boreal upland forests by ~ 5 %.Kasvien, myös puiden, tiedetään päästävän ilmakehään metaania (CH4), mutta kasvien välittämiä metaanipäästöjä on tutkittu lähinnä ruohovartisilla kasveilla. Puiden latvustojen metaanipäästöt ovat todennäköisesti suurelta osin peräisin aerobisesta, ei-biologista alkuperää olevasta prosessista. Aerobista metaanin syntymistä kasveissa ei ole tutkittu läpikotaisin, minkä takia arviot tämän lähteen maailmanlaajuisista kokonaispäästöistä ovat epävarmoja ja vaihtelevat suuresti, välillä 0–240 Tg vuodessa. Tässä tutkimuksessa tutkittiin fysiologisten ja ympäristön muuttujien vaikutuksia lehvästön metaanivoihin mittaamalla boreaalisten havupuiden versojen metaaninvaihtoa ulkona ja kasvihuoneessa. Suurin osa mittauksista tehtiin metsämännyn (Pinus sylvestris L.) taimilla, joka on yksi tärkeimmistä boreaalisen havumetsävyöhykkeen puulajeista. Mittaukset tehtiin kammiomittausmenetelmällä käyttäen reaaliaikaisia, absorptiospektroskopiaan perustuvia kasvihuonekaasujen mittalaitteita. Mittaukset tehtiin joko käsin, tai automaattisella mittausjärjestelmällä, joka kehitettiin helpottamaan manuaalisiin mittauksiin liittyviä ongelmia. Metsämännyt versoista tuli kaikissa koeasetelmissa pieniä mutta merkittäviä metaanipäästöjä. Päästöt olivat riippuvaisia valosta, lisääntyivät ilman lämpötilan kohotessa, ja eivät olleet riippuvaisia fotosynteesistä tai kuivuudesta. Päästöt olivat suurempia auringonvalossa kuin keinovalon alla silloinkin, kun keinovalo sisälsi UVA-säteilyä. Tulokset kertovat, että metsämännyn latvustossa syntyy metaania samankaltaisessa prosessissa, kuin mikä on aiemmin kuvattu ruohovartisilla kasveilla, mutta nämä päästöt ovat pienempiä kuin alkuperäiset arviot aerobisesta metaanipäästöstä. Boreaalisten metsien latvustot ovat metaanin lähde, joka voi pienentää kivennäispohjaisen metsämaan ylläpitämää metaanin nielua noin 5 %:lla