Polartorsken er en nøkkelart i Arktis. Her avbildet i en buffé av dens favorittmat, nemlig dyreplankton.
Polartorsken er en nøkkelart i Arktis. Her avbildet i en buffé av dens favorittmat, nemlig dyreplankton.

Hva spiser de minste dyrene i Arktis?

POPULÆRVITENSKAP: Å forstå hvem som spiser hvem er viktig for å beskrive hvordan næring og energi beveger seg mellom artene i marine økosystem.

Forskningsfeltet blomstrer som aldri før takket være ny teknologi og mer avanserte metoder. Disse tillater oss å avdekke hittil ukjente sammenhenger som tidvis rokker ved kjente paradigmer innen økologien.

Et av paradigmene i marin økologi er at dyrenes kosthold kan knyttes til deres størrelse. Altså blir det forstått at «stor spiser liten», men blir selv jaktet på og spist av noe større, og slik vandrer næring og energi oppover i næringskjeden. Studier som tar i bruk nye metoder og teknologi tyder på at dette paradigmet ikke nødvendigvis gir en god forståelse av virkeligheten, og at vi tidvis kan erstatte «stor spiser liten» med «liten spiser stor».

Hvordan kan det være slik?

La oss ta utgangspunkt i den marine næringskjeden i Barentshavet. Mesteparten av liv så langt nord er avhengig av næring og energi fremstilt av encellede alger. Hver vår, når havisen smelter og solen kommer tilbake, vil algene sette i gang maskineriet som sørger for at energirike stoffer dannes fra CO2, vann og sollys.

I løpet av uker, ja, til og med dager, kan vannsøylen gå fra å være næringsfattig til å bli en fråtsefest bugnende av kalorier. På menyen står rykende ferske middagsporsjoner med alger som er rike på sukker og fett. Disse stoffene vandrer videre i næringskjeden når algene blir spist av encellede dyr og små dyreplankton. Disse blir så spist av litt større dyreplankton, som igjen blir spist av fisk og fugl, så sel, og til slutt når vi hierarkiets topp-predator, isbjørnen.

Denne lineære modellen har stått støtt i århundrer, og kan med fordel brukes for å vise hvordan næringskjeden henger sammen i grove trekk. Men vi vet i dag at naturen er utrolig mye mer kompleks enn modellen tilsier. Derfor beveger vi oss stadig lenger bort fra den lineære modellen, og nærmere et næringsnettverk der bytte-rovdyr-interaksjoner også kan forekomme på tvers av trofisk nivå og størrelsesforhold. Sentralt for denne utviklingen er bruk av ny teknologi i forskning som tillater oss å avdekke hittil ukjente artsinteraksjoner.

Trofiske nivå

Trofiske nivåer brukes til å beskrive stegene i forflytning av næring og energi i en næringskjede.

Som regel består en næringskjede av fire til fem trinn, med produsentene (i dette tilfellet alger) på bunn, og predatorer på topp.

Tradisjonelle studier er begrenset av vårt kunnskapsnivå

For å forstå fortrinnene til dagens teknologi må vi først ta en titt på de eldre, tradisjonelle metodene. Tidligere studier av kosthold har tatt utgangspunkt i å visuelt gjenkjenne arter i magesekken, i avføring eller ved å direkte se at en art spiser en annen. For mange dyr kan slike metoder gi gode indikasjoner. For andre, spesielt når man beveger seg nedover i størrelsesorden til de millimeterstore hoppekrepsene, blir det fort en vanskelig oppgave. Disse skapningene kan være så små at deres atferd er vanskelig å observere. Og jo mindre de er, desto mindre er magesekken. Se for deg at du skal dissekere dyret, og identifisere alskens arter i en magesekk på størrelsen med et knappenålshode.

Etter å ha stirret ned i mikroskopet i to timer har du firkanta øyne, og det du tror er en art, kan likeså godt være rester fra antennen til en krill.

Spesielt små dyr kan være vanskelig å jobbe med på tradisjonelt vis. I skjønn forening med encellede protister finner vi en av de minste, men mest tallrike hoppekrepsene i det sørlige Barentshavet – <span class="italic" data-lab-italic_desktop="italic">Microsetella norvegica</span>. Protister er en fellesbetegnelse på encellede «eukaryote» organismer, som – i motsetning til bakterier – har en celle-kjerne og organeller (eks. mitokondrier eller kloroplaster).
Spesielt små dyr kan være vanskelig å jobbe med på tradisjonelt vis. I skjønn forening med encellede protister finner vi en av de minste, men mest tallrike hoppekrepsene i det sørlige Barentshavet – Microsetella norvegica. Protister er en fellesbetegnelse på encellede «eukaryote» organismer, som – i motsetning til bakterier – har en celle-kjerne og organeller (eks. mitokondrier eller kloroplaster).

Et annet problem med de eldre metodene er at de krever enormt med kunnskap. Det krever ofte flere år med øving for å med sikkerhet kunne bestemme artene i en vannprøve. Det er enda vanskeligere å kjenne igjen arter fra materiale som er mer eller mindre fordøyd. Spesielt myke dyr som maneter og egg har bydd på problemer fordi de ender opp med å se ut som en ugjenkjennelig, gjennomsiktig klump kun etter kort tid i magesekken. At de brytes ned fort kan dessuten føre til at vi undervurderer mengdene av dem relativt til dyr med harde ytre skjelett (skalldyr) eller bein (fisk).

Molekylære metoder bidrar til problemløsning

Nye metoder baserer seg på å studere molekyler som overlever lenger i magesekken enn en visuelt karakteristisk form eller struktur. Et godt eksempel kan vi finne i en studie som er gjennomført på kostholdet til albatross i Sør-Amerika. Vi har lenge trodd at disse fuglene livnærer seg på fisk og skalldyr, men ved å studere DNAet i albatrossens avføring fant forskere at en betydelig del av kostholdet bestod av maneter. Dette er nytt fordi maneter ikke tidligere hadde blitt identifisert i verken avføring eller magesekk. De er jo tross alt gjennomsiktige, og består hovedsakelig av vann.

Fra DNA til kosthold

Forskerne som studerte kostholdet til albatrossen brukte en metode som kan identifisere arter uten å måtte ty til mikroskop eller øyemål. Denne metoden, kalt «metabarcoding», går ut på å lese av rekkefølgen på bokstavene i korte strekker av DNA (sekvensering) fra innholdet i magesekken, eller, som i albatross-studien – i avføringen.

Sekvensering

Sekvensering betyr å lese av et DNA-molekyl. Det finnes nå mange ulike sekvenseringsmaskiner med ulik virkemåte, men de har til felles at de beskriver DNAet base for base, eller bokstav for bokstav om du vil. I motsetning til vårt alfabet har DNA kun fire bokstaver; A, T, G og C.

Ved å lese av DNAet fra magesekken kan man stå igjen med millioner av sekvenser med smått ulike rekkefølger av bokstavene, som for eksempel «AATGGCTACGGA …» og «AATGACTACGGA …». Å forstå hvilke arter DNA-molekylene stammer fra er likevel krevende, og her trenger vi hjelp fra informatikkens verden. Ved å bruke avanserte dataprogrammer og superdatamaskiner kan vi sammenlikne de millionene av sekvenser vi finner i prøven opp mot sekvenser av kjente arter lagret i databaser. Siden sekvensene er mer eller mindre unike for hver art, kan vi dermed bestemme hvor de kommer fra, og danne oss et bilde av hvilke arter som inngår i kostholdet.

Eksempler fra Arktis

Noen av de viktigste nøkkelartene i det marine Arktis finner vi i en slekt av hoppekreps kalt Calanus. Disse er først og fremst ansett som beitedyr – altså at de livnærer seg på alger. Likevel tyder nyere studier på at de også kan ta for seg av større dyr. I magesekken på ishavsåta (Calanus glacialis) har man funnet DNA fra flerbørstemarker og pilormer. I en tilsvarende studie har man funnet at raudåta (Calanus finmarchicus), kan spise ribbemaneter og nesledyr.

Disse dyrene har, på grunn av deres størrelse, blitt ansett som usannsynlige byttedyr for en mye mindre Calanus. Det skal samtidig nevnes at Calanus sannsynligvis tar for seg av de større dyrenes unge livsstadier, som egg eller larve. Sånn sett vil det klassiske paradigmet om at næring beveger seg fra liten til stor fortsatt stemme, men det er heller ikke poenget. Ved bruk av DNA-metoden har vi sett at vandringen av næring og energi ikke kun retter seg oppover i næringskjeden, men at det kan gå litt på kryss og tvers. Dermed ser vi at den lineære modellen (fra liten til stor) ikke alltid passer med den næringsutvekslingen som foregår.

Vi vet fortsatt veldig lite

Fra studier som de på raudåta og ishavsåta ser vi nå at forskningen ikke lenger støtter en enkel modell (t.v.). I stedet for en lineær vandring fra liten til stor beveger næring og energi seg også fra stor til liten (t.h.). For eksempel ved at de tidlige livsstadiene av større dyr (her representert ved flerbørstemarken Tomopteris) blir spist av ishavsåta.
Fra studier som de på raudåta og ishavsåta ser vi nå at forskningen ikke lenger støtter en enkel modell (t.v.). I stedet for en lineær vandring fra liten til stor beveger næring og energi seg også fra stor til liten (t.h.). For eksempel ved at de tidlige livsstadiene av større dyr (her representert ved flerbørstemarken Tomopteris) blir spist av ishavsåta.

En fellesnevner med disse studiene er at de bidrar til ny kunnskap, som igjen minner oss om at vi vet ganske lite.

Derfor er vi i det store forskningsprosjektet Arven etter Nansen interessert i å utnytte den nye teknologien når vi drar ut i Barentshavet. Ved å studere små men tallrike dyreplankton som Microsetella, håper vi å kunne bidra til en stadig bedre forståelse av hvordan næring og energi forflytter seg i disse vannmassene. Kan det hende at også deres appetitt står i kontrast til paradigmet om at stor spiser liten, ved at de tar for seg av egg og larver til større dyr?

Les forskningen bak artikkelen:

J. C. McInnes, R. Alderman, M. A. Lea, B. Raymond, B. E. Deagle, R. A. Phillips, A. Stanworth, D. R. Thompson, P. Catry, H. Weimerskirch, C. G. Suazo, M. Gras, S. N, Jarman: “High occurrence of jellyfish predation by black-browed and Campbell albatross identified by DNA metabarcoding”, Molecular Ecology, 16. August 2017

A. C. Cleary, J. E. Søreide, D. Freese, B. Niehoff, T. M. Gabrielsen: “Feeding by Calanus glacialis in a high arctic fjord: Potential seasonal importance of alternative prey”, ICES Journal of Marine Science, 25. Juli 2017

H. D. Yeh, J. M. Questel, K. R. Maas, A. Bucklin: “Metabarcoding analysis of regional variation in gut contents of the copepod Calanus finmarchicus in the North Atlantic Ocean”, Deep Sea Research II, 21. Januar 2020

Powered by Labrador CMS