Varmere Polhav gir gode vektsvilkår for ny type algeoppblomstring, men er dårlig nytt for klimaet

Planteplankton under isen er viktige «karbonjegere» fordi de bidrar til å rense havet for CO2. Nå viser ny forskning oppblomstring av en mindre "klimavennlig" alge som kan få alvorlige følger for hele det marine økosystemet i Arktis.

Lance i isen

Lance i isen

Forskningsskipet RV Lance frøs til i isen nordvest for Svalbard i januar og fulgte drivisen sørover til den smeltet utover våren. Underveis arbeidet forskere fra flere nasjoner og fagfelt med å samle data fra Polhavet, drivisen og atmosfæren.  Foto: Nick Cobbing / Norsk Polarinstitutt

Innsamling av plankton

Innsamling av plankton

Forskere i arbeid på isen under det seks måneder lange toktet. Foto: Mar Fernandez-Mendez / Norsk Polarinstitutt

Philipp Assmy

Philipp Assmy

Marinbiolog og førsteforfatter i Scientific Reports-artikkelen, Philipp Assmy, ombord på RV Lance. Foto: Haakon Hop / Norsk Polarinstitutt

Nøkkelart

Nøkkelart

Planteplankton er livsviktig for ishavsåta Calanus glacialis, som er bindeleddet mellom planteplankton, dyreplankton og fisk, og mat for pattedyr og sjøfugl lengre oppe i næringskjeden. Foto: Allison Bailey /Norsk Polarinstitutt

Tykk snø

Stormene knakk opp isen

Tynn is knakk lettere opp når det var storm, og stormene førte med seg varm og fuktig luft som forverret situasjonen ytterligere.
Foto: Tor Ivan Karlsen / Norsk Polarinstitutt

Harald Steen.

Ledet forskningstoktet

Leder for ICE, Harald Steen fra Norsk Polarinstitutt, ledet toktet i Polhavet. Foto: Nick Cobbing / Norsk Polarinstitutt

Store råker og tynn is

Store råker og tynn is

På forsommeren oppdaget forskerne at det dannet seg store råker i havisen. Foto: Mar Fernandez-Mendez / Norsk Polarinstitutt

Phaeocystis pouchetii

Phaeocystis pouchetii

Råkene som frøs til hadde tynn is med lite snø slik at sollyset trengte ned til vannsøylen og bidro til den store algeoppblomstringen av Phaeocystis pouchetii. Foto: Philipp Assmy / Norsk Polarinstitutt

..

På tynn is

Den arktiske isen blir stadig tynnere. Forskerne på N-ICE2015 ønsker å forstå hvordan tynnere havis påvirker de fysiske og biologiske prosessene under, i og over isen.  Foto: Marcos Porcires / UNIS

Før og etter algeoppblomstringen

Før og etter

Bildet tatt før og etter oppblomstring av Phaeocystis pouchetii. Foto: Christopher J. Mundy / University of Manitoba

Polartorsk i isen

Livnærer seg på planktonorganismer

Polartorsken livnærer seg på planktonorganismer. I Arktis er mange næringskjeder enkle med få arter og koblinger, men med store populasjoner. Noen dyr er nøkkelarter som innebærer at de er sentralt plassert i økosystemet, og at mange dyr spiser dem. Polartorsken er en slik art.  Foto: Peter Leopold / Norsk Polarinstitutt

Seks måneder med datainnsamling

Seks måneder med datainnsamling

Etter et halvt år i isen klappet RV Lance til kai i Longyearbyen 24. juli 2015. Dette markerte slutten av toktfasen for Norwegian Young Sea Ice Expedition (N-ICE2015), og begynnelsen av dataanalyse- og publiseringsfasen av de mengder med forskningsdata som ble samlet inn. Les sak om foreløpige forskningsresultater fra toktet. Foto: Paul Dodd / Norsk Polarinstitutt

I 2015 fulgte forskningsskipet RV Lance isen sørover fra den frøs til nordvest for Svalbard i januar og til den smeltet utover våren.

Gjennom hele vinteren, våren og forsommeren var forskere fra ti nasjoner og ulike fagfelt i full sving for å samle data fra Polhavet, drivisen og atmosfæren i regi av prosjektet N-ICE2015. Målet var å forstå hvordan klimarelaterte endringer i isforhold, mot tynnere is i Polhavet, påvirker fysiske og biologiske prosesser i havisen.

Livsviktige alger

I denne delen av Arktis er havet dekket av is hele vinteren. Når isen slipper taket, blir det arktisk vår med voldsom produksjon av biomasse, og først og fremst planteplankton som er en samlebetegnelse på flere arter mikroskopiske alger i havet.

Planteplankton er livsviktig for ishavsåta Calanus glacialis, som er bindeleddet mellom planteplankton, dyreplankton og fisk, og mat for pattedyr og sjøfugl lengre oppe i næringskjeden.

Nå foreligger resultater fra forskningstoktet som viser overraskende funn i algesamfunnet under Polhavet. Resultatene ble publisert i dag i Nature Scientific Reports.

To måneder tidligere oppblomstring

I mai observerte marinbiologene på RV Lance oppblomstring under isen av planteplankton flagellaten, Phaeocystis pouchetii. Dette var nesten to måneder tidligere blomstring enn hva som frem til da hadde vært vanlig.

Oppblomstringen kom som en overraskelse på oss fordi det tykke snødekke på isen blokkerte det meste av innkommet sollys som er nødvendig for at planteplankton skal vokse, forteller marinbiolog og førsteforfatter i Scientific Reports-artikkelen, Philipp Assmy, ved Norsk Polarinstitutt.

Uvanlig mye snø på isen

Nesten en halv meter snø lå ennå som et tungt dekke på isen og hindret for innkommet sollys, så hvordan kunne algene leve og blomstre i mørket under isen? Marinbiologene kom frem til svaret ved å sammenstille egne funn med havisforskernes data fra toktet.

Gjennom hele vinteren hadde vi observert mer snø på isen enn hva vi hadde forventet i Polhavet på denne tiden av året. Havisen var også tynnere enn vi forutså, og den økte ikke i tykkelse i løpet av vintermånedene. Den tynne isen knakk lett opp når det var storm og stormene brakte med seg mye varm og fuktig luft som forverret situasjonen, forteller leder for N-ICE-toket, Harald Steen fra Polarinstituttet.

Lyset trengte gjennom den tynne isen

Det tykke snølaget isolerte isen fra den kalde lufta og hindret den i å vokse i tykkelse. I tillegg lå isen i Polhavet og duppet under vannet på grunn av den tunge vekten av snøen. Disse faktorene bidro også til at isen knakk opp når det ble bevegelse og skruing av isen på grunn av endrede vindforhold.

På forsommeren oppdaget forskerne at det dannet seg store råker i isen.

– Råkene som frøs til hadde tynn is med lite snø slik at sollyset kunne trenge ned til vannsøylen og bidra til den store algeoppblomstringen vi var vitne til, forteller Assmy.

Endret rekkefølgen i oppblomstringen

Planteplankton har en viktig klimafunksjon fordi de tar opp karbon (CO2) i lufta og bidrar på den måten til å fjerne store mengder av klimagassen fra atmosfæren. Det planktonet som ikke blir spist av andre organismer, dør og synker ned til havbunnen. Der begraves de og lagrer karbon i uoverskuelig framtid. Havbunnen er derfor et gigantisk karbonlager.

Men den tidlige algeoppblomstringen var ingen god nyhet for hverken den marine næringskjeden eller klimaet. Kiselalgen, som vanligvis blomstrer før Phaeocystis pouchetii og har dominert i Polhavet om våren, var nå "forbigått" av Phaeocystis pouchetii.

Phaeocystis pouchetii har en spesiell evne til å tilpasse seg lave og variable lysforhold, og den dynamiske isen var derfor ikke noe hinder for oppblomstringen. Men det er likevel et viktig ankepunkt ved endringen.

Phaeocystis pouchetii synker ikke til bunnen og har ikke den samme egenskapen som kiselalgen til å lagre karbon i havbunnen, opplyser Assmy.

"Karbonjegere" under klimapress

Menneskeskapte CO2-utslipp bidrar i dag mest til den globale oppvarmingen som har ført til at havisen i Arktis smelter i et urovekkende høyt tempo, og derfor er CO2 ansett som den viktigste klimagassen å redusere utslippene av.

Algenes bidrag til fjerning av CO2 fra atmosfæren er derfor svært viktig.

Men varmere klima kan føre til at Polhavet fremover vil domineres av plankton som ikke synker til bunns. Tynn havis og åpne råker gir gode vekstvilkår for arter som Phaeocystis pouchetii, og som på sikt kan fortrenge de mer "klimavennlige" kiselalgene.

Resultatet kan bli at karbonet fra havet ikke fjernes, men resirkuleres i den øvre delen av vannsøylen der Phaeocystis pouchetii dominerer.

Frykter store endringer i økosystemet

Forskerne frykter at global oppvarming kan endre sammensetningen av planteplankton, beiteadferd til dyreplanktonet, og dermed det marine økosystemet i Arktis.

– Hvis oppvarmingen av Arktis fortsetter med den hastigheten vi nå er vitne til med stadig tynnere havis vil vi få store endringer i planktonsamfunnet. I verste fall taper vi plankton som bidrar til å lagre atmosfærisk CO2 i havet, sier Assmy.