Mikroalge i Arktis

Mikroalge som lever i havet på Svalbard.

Foto: Mikal Heldal & Egil S. Erichsen, Universitetet i Bergen

Den mikroskopiske klimakampen

Under den arktiske havoverflata pågår en kamp som er avgjørende for klimaet på kloden. Striden står mellom mikroalger og bakterier.

Kongsfjorden på Svalbard er full av bittesmå organismer - mikroalger som forbruker CO2, og bakterier som produserer CO2.

De to gruppene kjemper mot hverandre om overlevelsen i ishavet.

Resultatet kan avgjøre hvor mye karbondioksid havet greier å ta opp fra atmosfæren i framtida, og dermed hvor stor den globale temperaturøkninga vil bli.

Usynlig men avgjørende

Kriss Rokkan Iversen

Kriss Rokkan Iversen er forsker og formidler i kompetansebedriften SALT.

Foto: Ingvill Warholm / Warholm Film

Når vi tenker på klimaendringer, tenker vi ofte på de store tingene vi kan se - isbjørner på isflak, grønne plener i desember, og isbreer som forsvinner.

Men det usynlige livet under havoverflata har minst like stor betydning for hva som skjer med klimaet.

– I dette vannet finnes det milliarder på milliarder med usynlige mikroorganismer som har en utrolig viktig rolle i det marine økosystemet, og for klimaet på planeten vår.

Kriss Rokkan Iversen ser ut over Kongsfjorden på Svalbard. Hun har doktorgrad i marin systemøkologi fra Universitetet i Tromsø, og er med i forskergruppa som i sommer gjennomførte et stort eksperiment i Ny-Ålesund.

Kongsfjorden, Svalbard

Kongsfjorden på Svalbard.

Foto: Ingvill Warholm / Warholm Film

Arktis spesielt klimautsatt

Nede i havet finnes et stort og komplekst økosystem som vi vet ganske lite om.

– Vi vet mer om det nære verdensrom enn vi vet om havet her på jorda, sier Kriss Rokkan Iversen i dokumentaren «De usynlige hjelperne» av Warholm Film.

Men det gruppa med forskere i Ny-Ålesund vet, er at det myldrer av mikroorganismer under havoverflata, og at disse lever sammen i en skjør balanse.

Nå lurer de på: Hva gjør klimandringene med denne balansen?

Aud Larsen

Aud Larsen er forsker ved Uni research i Bergen og leder et av forskningsprosjektene i Ny-Ålesund.

Foto: Skjermdump fra «De usynlige hjelperne» / Warholm film

– Klimaendringene skjer tidligst og tydeligst i Arktis. Så det er relevant for oss å undersøke endringer i miljøet som ligner på de endringene som vil finne sted når det blir varmere, sier Aud Larsen, forsker ved Uni Research i Bergen.

Professor ved Norsk institutt for vannforskning, NIVA, Richard Bellerby, har observert endringene på Svalbard gjennom flere tiår.

– Det har endra seg dramatisk. Isbreene har trukket seg tilbake. Bare i løpet av en kort periode har de gått tilbake flere hundre meter, spesielt langs kanten av fjellene.

Isbre kalver, Ny-Ålesund

Isbre ved Kongsfjorden på Svalbard kalver.

Foto: Ingvill Warholm / Warholm Film

Hvor lenge vil havet lagre CO2 for oss?

– Havet har tatt opp rundt 25-30 prosent av alt karbonet vi har sluppet ut siden starten på den industrielle revolusjon, sier Richard Bellerby.

Richard Bellerby

Richard Bellerby er professor ved Norsk institutt for vannforskning, NIVA.

Foto: Ingvill Warholm / Warholm Film

– Det er selvsagt bra. Hvis ikke ville CO2-nivået i atmosfæren vært enda høyere enn det er nå.

Hvor lenge havet vil gjøre oss denne tjenesten kommer helt an på balansen mellom de små mikroorganismene som bor der.

Havet i Arktis er spesielt utsatt for forsuring, sier Bellerby. Fordi vannet er kaldt tar det lettere opp CO2. I tillegg blir havvannet ferskere når isbreene smelter, og ferskt vann holder dårligere på CO2 enn salt vann.

En annen faktor er permafrosten som smelter. Smeltevannet som renner ut fra land, drar med seg mye organisk materiale. Det inneholder næringsstoffer som nitrogen, fosfor og organisk karbon.

Mikroorganisme Svalbard

Slik ser en type mikroalge ut når den er forstørra mange ganger.

Foto: Mikal Heldal & Egil S. Erichsen, Universitetet i Bergen

Og med mer avrenning fra land, endrer konkurranseforholdene mellom mikroalgene og bakteriene seg.

Bakterier i havet på Svalbard

Bakterier som lever i det arktiske havet. De bryter ned organisk materiale og slipper ut CO2.

Foto: Julia Endresen Storesund/Lise Øvreås, Universitetet i Bergen

Mikroalgene i havet utfører fotosyntese, på samme måte som alle andre planter. Da bruker de CO2 og produserer organisk karbon. Det organiske karbonet brukes så av bakteriene, som igjen slipper ut CO2.

Begge er avhengige av nitrogen og fosfor, men når mer organisk materiale renner ut i havet, får bakteriene et overtak. En del av det organiske materialet er nemlig karbon, som bare bakteriene kan nyttiggjøre seg.

Men mikroalgene har en hjelper med på laget.

Lager småskala økosystemer

Plasttanker dyttes ut i havet

Forskerne dytter de elleve tankene ut i vannet.

Foto: Skjermdump fra «De usynlige hjelperne» / Warholm film

– One, two, three!

På tre dytter de elleve internasjonale toppforskerne hver sin store plasttank fra brygga i Ny-Ålesund og ut i vannet.

Hver av tankene skal bli sitt eget lille marine økosystem. Nå dras de med båt langt ut på fjorden for å fylles med arktisk havvann.

– På denne tida av året er det mye liv i vannmassene her. Det er masse dyreplankton - hoppekreps, geléplankton og maneter. De vil vi ha minst mulig av i tankene, sier Kriss Rokkan Iversen.

De nærmeste dagene skal forskerne endre innholdet i tankene, blant anna ved å tilsette næringssalter og organisk materiale for å se hvordan det påvirker balansen mellom mikroalgene og bakteriene.

Vaskepose

Med en vaskepose foran tuten på slangen, sørger forskerne for at bare de minste organismene blir med ned i tankene.

Foto: Skjermdump fra «De usynlige hjelperne». / Warholm film

Hoppekrepsen er forskningsassistent

I 2007 ble et liknende forsøk gjort her. Frede Thingstad, professor ved Universitetet i Bergen, var med da også.

– Vi vet grovt sett hvilke organismegrupper som er der, og stort sett hva de gjør. Men det vi vil finne ut nå, er hva som styrer denne balansen mellom de ulike prosessene, mellom de som bryter ned, de som produserer, de som spiser og de som blir spist.

En av de som spiser, er hoppekrepsen. Gjennom vinteren ligger den dypt nede i havet. Når våren kommer, trekker den opp til overflata for å ta til seg næring.

– De er bittesmå, og man kan la seg lure av det, men disse små krepsdyrene er grådige rovdyr som beiter på det de finner av mikroskopiske planter og dyr, sier Kriss Rokkan Iversen.

Frede Thingstad

Frede Thingstad, professor ved Institutt for biologi, Universitetet i Bergen.

Foto: Skjermdump fra «De usynlige hjelperne» / Warholm Film

Forskerne skal tilsette hoppekreps i halvparten av tankene. Da kan de observere hva som skjer med balansen mellom mikroorganismene med og uten denne toppredatoren til stede.

– Så vi skal bruke hoppekrepsene som forskningsassistenter på en måte.

Sjøl om hoppekrepsen ikke er større enn en mygg, er den sånn cirka midt på skalaen fra verdens minste til verdens største organisme, understreker Kriss.

– Det er like stor avstand fra hoppekreps og nedover til virus som fra hoppekreps og opp til blåhval.

Simulerer klimaendringer

I tillegg til hoppekrepsene, tilsetter forskerne ulike mengder næringssalter og organisk materiale i tankene. Dette skal simulere den endringa som vil skje i havet når isen og permafrosten smelter og man får mer avrenning av sedimenter fra land.

Olav Vadstein

Olav Vadstein, professor ved Institutt for bioteknologi, NTNU.

Foto: Skjermdump fra «De usynlige hjelperne» / Warholm Film

– Når det blir økt tilførsel av organisk materiale, blir det sterkere konkurranse mellom bakterier og alger. Begge gruppene er interessert i næringssalter, forteller Olav Vadstein som er professor ved NTNU.

Etter å ha analysert innholdet i ei uke, ser forskerne tydelige forskjeller i tankene med og uten hoppekreps.

– Vi klarte å manipulere systemet slik vi trodde vi skulle klare. Vi tilsatte hoppekreps, og da så vi at vi forandret konkurransen mellom mikroalgene og bakteriene, sier Aud Larsen.

– Der vi tilsatte mye hoppekreps, klarte de minste mikroalgene seg best. De vant i konkurransen. Mens der det ikke var så mye hoppekreps, klarte bakteriene seg mye bedre.

Hoppekreps

Hoppekreps.

Foto: Skjermdump fra «De usynlige hjelperne» / Warholm film

En viktig faktor i balansen i havet

Hoppekrepsen spiser organismer, som spiser mindre organismer, som spiser mindre.... ja, du skjønner, helt ned til de som spiser bakteriene.

På den andre sida spiser større organismer hoppekrepsen, som igjen spises av småfisk, som spises av større fisk.

Hoppekrepsen er et helt avgjørende ledd i næringskjeden, både nedover og oppover.

– Men er den trua?

– Jeg vil ikke si at hoppekrepsen er trua i dag, sier Aud Larsen til NRK.

Men hun er bekymra for hva som kan skje med vandringa den gjør hver vår fra dyphavet til overflata når klimaet endrer seg.

– Hoppekrepsen treffer den produktive sonen av havet på et visst tidspunkt. At den treffer på rett tid, er vesentlig for hele næringsnettet.

Larsen sier man kan se for seg at høyere temperatur og endra avrenning fra land kan gjøre at hoppekrepsen svømmer til overflata på et tidspunkt som ikke er optimalt for den.

Dette kan få store konsekvenser, både for hoppekrepsen, og for resten av næringskjeden som er avhengig av det lille krepsdyret.

Sommerens eksperiment i Ny-Ålesund var det siste av tre. Forskerne mener sjøl de nå forstår ganske godt hva som foregår nede i ishavet.

Men kampen mellom mikroalger og bakterier fortsetter. Og vi får håpe den aldri tar slutt.

For hvis bakteriene vinner, blir havet for surt. Det vil ha store konsekvenser for alt liv i havet og for klimaet på kloden. Hvis mikroalgene vinner, er det ingen som kan bryte ned det organiske materialet, og slik resirkulere næringsstoffene som danner grunnlag for alt liv.

Vi trenger dem begge.