Hurtige ændringer i højarktis

En ny undersøgelse ledet af en INSTAAR postdoc-forsker har fundet dramatiske ændringer i økosystemet i en fjerntliggende øgruppe i det arktiske hav som reaktion på de seneste klimaændringer.

Udgivet i dag i tidsskriftet med åben adgang Videnskabelige rapporter , undersøgelsen finder eksplicitte sammenhænge mellem ændringer i biologiske systemer og klimaændringer i Arktis. På linje med andre undersøgelser, det viser, at højarktis, som opvarmes hurtigere end nogen anden region på Jorden, er allerede under hurtige økosystemændringer og vil fortsætte med at transformere sig i fremtiden.

Lineke Woelders, aktuelt på INSTAAR og tidligere ph.d. studerende ved KU Leuven, Belgien, benyttede sig af at være ved en meget fjerntliggende sø på en ø i Østsvalbard til at tage en kerneprøve af søens sedimenter.

Østsvalbard er en ubeboet del af Svalbard-øgruppen i det arktiske hav, og er så utilgængelig, at forskere kun sjældent har været i stand til at rejse dertil for at hente optegnelser og direkte observationer. Woelders, sammen med medforfatterne Keechy Akkerman og Wim Hoek (Utrecht University) og Thomas van Hoof (TNO Applied Geosciences), var en del af et forsknings- og opsøgende krydstogt, Hollands videnskabelige ekspedition Edgeøya Spitsbergen (SEES.NL), der tog forskere til øer på Østsvalbard i august 2015.

Fordelen ved at have en søsedimentkerne fra et sted så langt fra befolkningscentre er, at den kan vise økologiskift som reaktion på klimaændringer uden at blive maskeret af signaler fra nærliggende menneskelig aktivitet. "Kernen lod os se de seneste klimaændringer, og hvad de gjorde ved økologien der, langt fra mennesker, " siger Woelders.

Hvert år, sedimenter sætter sig på bunden af ​​søer, med pollenkorn, alger, og resterne af små væsner, der lever i vandet. Ved at studere de lag, der er efterladt i de efterfølgende år, forskere kan se mange beviser, der hjælper dem med at rekonstruere økologien i og omkring søen.

Sedimentation i arktiske søer kan være langsom, sommetider kun samles et par tommer på 200 år. Woelders var heldige:de endte med en prøve 18 tommer (45 centimeter) lang optagelse 125 år, fra 1890 til 2015. Længden af ​​prøven lod Woelders og hendes kolleger datere kernen nøjagtigt og se de seneste ændringer i detaljer. "Det er en måde at gå tilbage i tiden uden at være der - det er derfor, jeg elsker palæo, " siger Woelders.

En gang tilbage i laboratoriet, Woelders og medforfattere Akkerman og Kimberley Hagemans (Utrecht University) kiggede på lagene af kernen for at finde ud af om søens økologi gennem tiden. Pollenkorn viste, hvilke planter der voksede der. Grønne alger indikerede produktivitet, eller hastigheden af ​​ny biomasse produceret i et system. Og skallerne af kiselalger, encellede alger, der er den mest almindelige form for planteplankton, registrerede oplysninger om vandkvalitet.

Mens Woelders rekonstruerede spor af økologien registreret i søens sedimentkerne, Forskerkollega Jan Lenaerts samlede klima- og havisdatakilder fra det omkringliggende område. Lenaerts, på det tidspunkt post-doc forsker ved Utrecht University og nu adjunkt i Atmospheric and Oceanic Sciences-afdelingen ved CU Boulder, er også Woelders' mand. Denne undersøgelse var første gang, de havde været i stand til at arbejde sammen om en undersøgelse. "Dette var et langvarigt ønske fra vores side, " siger Woelders.

Lenaerts rekonstruerede temperatur fra omkringliggende meterologiske stationer i øgruppen med data tilbage til 1960. Han gravede også satellitbilleder frem, tilgængelig tilbage til 1980'erne, der viser udstrækningen af ​​nærliggende havis, som driver det lokale klima ved søens beliggenhed nær havet.

Kernen viser pludselig, dramatiske skift i søens økosystem.

"Fra 1890 til 1980, siger Woelders, "du så kun en lille stigning i antallet af alger pr. gram." Mængden af ​​alger i en kerne er bevis for hastigheden af ​​ny biomasse produceret i et miljø. "Fra begyndelsen af ​​1990'erne og frem, de eksploderede bare. Lige pludselig, vi så hundrede gange flere alger end et århundrede før."

De nye alger var der ikke på grund af flere næringsstoffer i systemet, enten. Mellem 1950 og 2000 ændrede de grupper af kiselalger, der var mest udbredt i søen, sig væsentligt, men disse ændringer tydede ikke på et skift i mængden af ​​nitrogen eller andre næringsstoffer i vandet.

Dage over frysepunktet, imidlertid, steget dramatisk efter 1960. Hvert årti var der 11 flere dage over frysepunktet om året end tiåret før. Ud over, den havisfri periode nær søen steg fra omkring tre måneder om året i slutningen af ​​1980'erne til seks måneder om året i 2010-2014. Temperaturskift er den mest sandsynlige årsag til de økosystemændringer, der ses i kernen. "Resultaterne stemmer overens med andre undersøgelser af Arktis, " siger Woelders.

"Jeg havde aldrig set noget lignende før, og jeg havde aldrig set et signal så klart. Først troede vi, at vi havde gjort noget forkert med prøverne, " afspejler Woelders. "Når du begynder at indse, hvad du ser, og hvor hurtigt tingene ændrer sig, du bliver ydmyg. Okay, så det er, hvad klimaforandringerne gør i Arktis."