Tidligere urapporteret arktisk planteplanktontransport kunne bringe fiskebestande i fare

Små gips krystaller kan gøre planteplankton så tungt, at de hurtigt synker, transporterer store mængder kulstof til havets dybder. Eksperter fra Alfred Wegener Institute observerede for nylig dette fænomen for første gang i Arktis. Som et resultat af denne massive algetransport, i fremtiden, store mængder næringsstoffer kan gå tabt fra overfladevandene.

Når marine alger dør, de flyder normalt i slowmotion til havets dybder. Imidlertid, under en ekspedition med forskningsisbryderen Polarstern til Arktis i foråret 2015, forskere fra Alfred Wegener Institute, Helmholtz Center for Polar- og Havforskning (AWI) opdagede et fænomen, der væsentligt fremskynder denne transport:små gipskrystaller, som dannes under frysning af salt i de porøse rum i arktisk havis, afveje planteplanktonet som tung ballast, trækker dem til bunden inden for et par timer.

Effekten er som en ekspresselevator for det kulstof, de indeholder. "Denne mekanisme var tidligere fuldstændig ukendt, "siger havbiogeolog Dr. Jutta Wollenburg, der opdagede fytoplanktonklumperne tynget ned med gipskrystaller på havbunden under den såkaldte TRANSSIZ-ekspedition. Nu, sammen med et internationalt team af forskere, hun har offentliggjort en artikel i tidsskriftet Videnskabelige rapporter på denne proces. "Den hurtige eksport af planteplankton kan have en række virkninger på kulstofcyklussen i og produktiviteten i Arktis, på skalaer, som vi endnu ikke kan forudsige præcist. "

Ligesom planter på land, under fotosyntesen, fytoplankton optager kuldioxid, som de bruger til at producere høj-energi glukose forbindelser. På denne måde, de optager kuldioxid fra atmosfæren. Når planteplankton dør, det begynder at synke. Alligevel når kun en lille brøkdel faktisk havbunden. Langt de fleste planteplankton forbliver i de øverste vandlag, hvor det nedbrydes af bakterier, frigiver deres næringsstoffer og kuldioxid. I modsætning hertil trækker inkorporerede gipskrystaller tilsyneladende fytoplanktonklumperne ned så hurtigt, at der ikke er tid til, at de nedbrydes, får mere planteplanktonmasse til at nå havbunden. Hvis disse krystaller trækker fytoplankton ned, før bakterierne kan nedbryde dem, de øvre vandlag kunne miste næringsstoffer som nitrat. Dette kunne, på tur, påvirke det marine fødevæv. Næringsstoffer, som er vigtige for væksten af ​​fytoplankton, er knappe; på tur, planteplankton er fødekilden til små krebsdyr, som selv er en hæfteklammer til fisk. "Imidlertid, på grund af gips transport, mere mad finder vej til de normalt madfattige havdybder, "siger Jutta Wollenburg." Vi har allerede observeret, hvordan den ændrede fødeindstrømning har påvirket organiske dybhavssamfund i Arktis. "

Som sådan, dette nyligt observerede fænomen rejser en række nye spørgsmål. Jutta Wollenburg lagde først mærke til det, mens han indsatte en multicorer (MUC) - en enhed udstyret med et videokamera og bruges til at indsamle sedimentprøver fra havbunden - om bord på forskningsfartøjet Polarstern. "Da multicoreren gjorde sin nedstigning, vi blev ved med at se tætte klumper af planteplankton, der sank hurtigt, og vi fandt senere mange flere spredt på havbunden. "

Wollenburg var overrasket over, at ingen anden forsker nogensinde havde rapporteret en så tæt koncentration af planteplankton under et solidt islag på alle vanddybder ned til havbunden. Ved hjælp af multicorer, hun bragte et antal af klumperne om bord. Under mikroskopet, hun kunne se det mellem algerne, der var utallige centimeter lange krystalnåle. Efter hendes hjemkomst til Bremerhaven, hendes kolleger kiggede nærmere på materialet, som de identificerede som gips. Gips består af calcium og sulfat - mineraler, der beriger i de porøse rum på havis under fryseprocessen.

"Vi ved nu, at disse krystaller dannes i havis ved lave temperaturer, "siger AWI havis-fysiker Dr. Christian Katlein." I foråret, når isen langsomt begynder at smelte, store mængder af disse gipskrystaller frigives. "I dette særlige tilfælde, dette skete, da det første lys fra foråret trængte ind i den tyndere is, får skumalgerne Phaeocystis til at reproducere hurtigt og producere det, der omtales som en forårsblomstring. Takket være planteplanktons klæbrige overflade, gipskrystallerne kan klæbe til det - indtil klumperne bliver så tunge, at de synker hurtigt.

Dette er bemærkelsesværdigt, ifølge Wollenburg, fordi klimaændringer betyder, at havis, som nu hovedsageligt er førsteårsis, smelter i stigende grad om foråret. Derfor, i fremtiden, yderligere gips krystaller vil sandsynligvis blive frigivet på tidspunktet for forårets blomstring. Desuden, havisen bliver stadig mere skrøbelig og derved mere gennemsigtig. Dette fører til forlængede blomster under isen. Phaeocystis kan trives med forholdsvis lidt lys. "Som resultat, de to fænomener - blomstringen og frigivelsen af ​​gipskrystaller - kan i fremtiden falde oftere sammen, "siger AWI-havis-økolog Dr. Ilka Peeken." Hvis de gør det, betydelige mængder af planteplanktonmasse kunne synke til bunden af ​​havbunden. "Dette kan have konsekvenser for livet i Arktis farvande:" Vi kan se et varigt fald i næringsstofkoncentrationen i de øvre vandlag, som i sidste ende kan påvirke antallet af fisk, og med det fiskeindustrien i regionen, ”siger Jutta Wollenburg.

Et andet spørgsmål er, om fænomenet accelereret algebiomassetransport måske ikke rent faktisk bringer mere kulstof til havbunden, hvor den vil blive opbevaret i flere hundrede år. Eksperter omtaler også denne mekanisme som den "biologiske kulstofpumpe".

"Det er en klar mulighed, at på samme måde, mere kulstof finder vej til dybderne i Antarktis, end man hidtil har antaget, "siger Wollenburg. Følgelig, hun og hendes kolleger planlægger nu at analysere denne proces i polarområderne nærmere.