Encellede, mikroskopisk små alger som er usynlige uten mikroskop, danner grunnlaget for hele det marine økosystemet. Bakgrunnen for dette er at de er de eneste artene som er i stand til å anvende solenergi til å danne biomasse gjennom fotosyntese.

Miljø i rask endring

Dette gjelder også i Polhavet. I islagte farvann, finner vi i all hovedsak to grupper av disse alger:

1) Isalger, som lever inne i selve havisen i ørsmå smeltevannskanaler, eller sitter fast i det nederste laget av isen der isen møter vannet.

2) Planteplankton: encellede alger som flyter rundt i vannmassene i alle typer vann.

Begge disse er helt og holdent avhengig av miljøet for å ha gode vekstbetingelser og dette miljøet er i rask endring.

Dramatisk temperaturøkning i Arktis

Som mange kanskje vet, øker temperaturen i Arktis mer enn dobbelt så raskt som ellers på jorden. Nye estimater anslår til og med at temperaturen øker tre ganger raskere enn andre steder. Dette fører naturlig nok til en lang rekke dramatiske miljøendringer, hvorav smeltingen av havisen kanskje er den mest kjente.

Når havisen smelter, blir tynnere og mer transparent, så er det ikke bare «hjemmet» til isalgene som går i oppløsning. Dette bidrar også til økt lystilførsel til havet.

Surere hav

Issmeltingen fører også til at det dannes et ferskvannslag i overflaten. Årsaken til det er at sjøis inneholder mye mindre salt enn vanlig sjøvann, og når den smelter er smeltevannet lettere enn sjøvannet, så det legger seg på toppen. Dette motvirker at vannmassene blir blandet av vinden, som normalt sett hadde ført til økt tilførsel av næringssalt fra dypere vannlag.

En annen endring er at det økte utslippet av CO2 til atmosfæren resulterer i havforsuring. Det vil si at vannets pH blir lavere, og at havets evne til å ta opp ny CO2 fra luft avtar. Det er vist at flere organismer sliter når havet blir surere. Dette gjelder spesielt for de artene som danner strukturer av kalk, da denne kalken rett og slett går i oppløsning når vannet blir for surt.

Alt liv i havet er avhengig av alger

Til syvende og sist er alt liv i havet avhengig av biomassen som dannes av bittesmå alger. Derfor er det umulig å forutsi hvordan fremtidens marine økosystemer i Arktis vil se ut uten kunnskap om hvordan klimaendring og havforsuring vil påvirke disse nøkkelorganismene.

Dette har vi studert i et 5-årig forskningsprosjekt finansert av Norges Forskningsråd med tittelen: «FAABulous: Future Arctic Algae Blooms – and their role in the context of climate change». Et sentralt spørsmål i prosjektet har vært om isalger og planteplankton vil reagere ulikt på de endringene som vi nå ser.

Mindre alger gir mindre mat til alt liv i havet

Årsaken til at dette er et viktig spørsmål er at disse to algene vanligvis har sin oppblomstring på forskjellige tidspunkter, og at det er forskjellige typer dyr som utnytter disse som mat.

Endringer i det relative bidraget isalger eller planteplankton til den totale produksjonen på lavere nivå av det arktiske næringsnettet, vil potensielt føre til store endringer: Både i hvordan økosystemet fungerer og for hvilke av dyrene i dette systemet som kommer best ut av de endringene som finner sted.

For å finne svar dette viktige spørsmålet valgte vi to fremgangsmåter:

1) Vi sammenlignet naturlige samfunn av isalger og planteplankton som vi samlet inn i og under sjøisen i Van Mijenfjorden på Svalbard med hensyn til deres reaksjon på miljøendring.

2) For å studere deres reaksjon utsatte vi to nøkkelarter (en isalge, og en planteplanktonart) for et stress-eksperiment i laboratoriet hvor vi sørget for like betingelser både før og under eksperimentet. Stresset vi påførte dem (sterkt lys, med og uten havforsuring) var ment til å etterligne betingelser som vi antar de vil oppleve i fremtidens Arktis.

Isalgene ble veldig stresset

Begge disse studiene ga oss et veldig tydelig svar: mens planteplanktonet så ut til å raskt tilpasse seg nye betingelser, og var veldig flink til å nyttiggjøre seg økt tilgang til lys – var reaksjonen hos isalgene fullstendig motsatt.

Isalgene ble veldig stresset av sterkt lys og brukte mye energi på å kvitte seg med overflødig lysenergi. Som følge av dette kunne ikke isalgene dra nytte av den økende mengden lys, dette til tross for at lys er energikilden til fotosyntesen.

Spesialister på utfordrende miljø

Isalgene taklet også havforsuringen mye dårligere enn planteplankton. Dette ga en ekstra stor negativ effekt når de ble utsatt for begge forholdene samtidig. En mulig forklaring på at isalgene taklet disse endringene dårligere enn planteplankton, kan være at isalger er spesialister som har tilpasset seg det rimelig utfordrende miljøet de vanligvis vokser i: veldig lav temperatur, lite lys, store endringer i saltinnhold og konsentrasjon av næringssalter og CO2.

Planteplanktonceller opplever derimot stadige endringer i sine omgivelser fordi de «svever i vannet». Dermed er de prisgitt en miks av forskjellige havdybder og endring i lysnivå i løpet av veldig kort tid. Kanskje det sier seg selv at den som overlever og er produktivt i et slikt miljø må kunne takle raske forandringer.

Helt unike resultater

Men tilbake til hvorfor det er viktig å forstå disse sammenhengene. Forskere anvender ofte modeller for å forsøke å forutsi hvordan endringer i havet påvirker marine økosystem. I disse modellene inngår det masse bakgrunnskunnskap om hvordan miljøendringer vil påvirke produksjonsraten hos alger, samt kunnskap om hvordan endret algeproduksjon vil påvirke arter videre oppover i næringskjeden.

Våre forskningsresultater viser at det er helt avgjørende at slike modeller tar høyde for at isalger og planteplankton reagerer ulikt på de samme endringene. Hvis man ikke tar hensyn til dette, så blir resultatene av ulike typer modellberegninger fullstendig feil. Siden de fleste studier fokuserer på enten isalger eller planteplankton så er resultatene fra vårt FAABulous prosjekt faktisk helt unike.

Vårt håp er at vi gjennom prosjektet har bidratt til et styrket kunnskapsgrunnlag for å kunne forutsi resultater av pågående klimaendringer i nord.

Se video fra prosjektet her.

Vil du lese forskningen bak kronikken, kan du lese den her:

• Kvernvik et al 2021 MEPS : https://www.int-res.com/abstracts/meps/v666/p31-55/
• Kvernvik et al. 2020 New Phytologist: https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/nph.16501

Forskersonen er forskning.nos side for debatt og populærvitenskap