Livet i isen i et varmere Arktis

Nylig forskning udført af et internationalt team, involverer University of Cape Town (UCT), undersøgt, hvordan en fremtid, varmere Arktis kan påvirke algerne, der lever i havisen - og danne bunden af ​​det marine fødenet der. At gøre dette, holdet brugte modellering til at forudsige, hvordan væksten af ​​havisalger kunne ændre sig, som vores klima gør.

Deres resultater viser, at indvirkningen af ​​fald i havisen på havisens alger - og resten af ​​fødenettet - i Arktis sandsynligvis vil være drastisk og kompleks i hele regionen.

Livet inde i isen

Fytoplankton er små alger, der flyder i havene. Ligesom planter, de er primære producenter, der danner bunden af ​​fødenettet og kan omdanne kuldioxid til ilt. Selvom det er mikroskopisk, de er livsvigtige for livet i havene.

Havisalger-eller sympatiske alger-er planteplankton, der lever inde i havis. Ligesom fytoplankton, de kan fotosyntese. I modsætning til planteplankton, de lever i det begrænsede, bittesmå rum tilvejebragt af kanaler og lommer af saltlage i havisen - i stedet for åbent vand.

I Arktis, havisalger spiller en vigtig rolle i at understøtte fødenettet på tidspunkter af året, hvor lyset er lavt, og der stadig er isdække.

"Det korte og tæt forbundne arktiske fødenet er stærkt afhængig af havisalger som kilde til organisk stof. Hvor meget vides ikke helt, " forklarer lektor Marcello Vichi fra UCT Department of Oceanography, der var medforfatter til undersøgelsen. "Økologer har forskellige hypoteser om, hvad der ville ske med fødenettet i et opvarmende Arktis."

Det er kompliceret

Vichi og hans kolleger – Dr. Letizia Tedesco, en seniorforsker fra det finske miljøinstituts havforskningscenter, og Enrico Scoccimarro, en seniorforsker ved Euro-Mediterranean Center for Climate Change i Bologna, Italien – havde til formål at bidrage til denne videnskløft ved hjælp af modeller til at undersøge, hvordan fald i havis i Arktis kunne påvirke havisalger.

At gøre dette, de kombinerede en model for vækst af havisalger med klimamodeller som følge af et business-as-usual klimaændringsscenarie. Matematiske modeller er essentielle for at forstå ændringer, der sker i det arktiske økosystem - før vi løber tør for tid.

"I betragtning af den praktiske kompleksitet ved at indsamle data om dette skjulte økosystem i isen, der er begrænset information om rumlige fordelinger og sæsonbestemt adfærd, " siger Vichi. "Vi har ikke metoder, der giver os mulighed for at indsamle data om havisalgernes økosystem fra rummet – som vi har for fytoplankton i havet, for eksempel.

Den eneste måde at måle alger i is er ved manuelt at bore huller og udvinde kerner. Tænk på at gøre det for hele Arktis for hver sæson af havis!

"For at indsamle nok data til fuldstændig at validere vores modelresultater, vi ville nok bruge 20 til 30 år, og vi har ikke så meget tid. Vi er nødt til at handle før det og træffe beslutninger under usikre forhold."

Mindre is, flere alger?

Klimamodellerne projekterede tilsvarende udtynding af sne og havis og afkortning af issæsonen på alle breddegrader i fremtidens Arktis. Havisens reaktion var mere kompleks og varierede fra nord til syd i hele regionen.

Længst væk fra polen, modellen forventede, at udtyndingen af ​​snedækket ville være så udtalt, at havisen ville blomstre meget tidligt - på grund af lysstigningen. Dette ville betyde mere algevækst, men det stærkt reducerede areal af havis ville begrænse dens ophobning.

Tættere på polen, modellen viste kun få ændringer i væksten og ophobningen af ​​havisalger på trods af den meget tidligere begyndelse af algeopblomstringen. Dette er også på grund af den tidligere begyndelse af issmeltningen, hvilket indsnævrer længden af ​​algernes vækstsæson.

Og i regionen tættest på polen, modellen forudsagde, at blomstringstidspunktet ville skifte fra efterår til sommer - en mere lys-gunstig tid på året - hvilket forårsagede den største stigning i primærproduktionen.

Samlet set, deres model foreslog en stigning på 52 % i primærproduktion af havisalger i Arktis i løbet af dette århundrede.

Fra producenter til rovdyr

Havisalgenes mangfoldige svar viser, at klimaforandringernes indvirkning på primærproduktionen i regionen sandsynligvis vil være kompleks-ligesom den kaskadende indvirkning på resten af ​​fødevarenettet, fra fisk til hvaler, sæler til isbjørne.

"Selv om modellerne er uperfekte - hvilket de er per definition! - og en svag tilnærmelse af kompleksiteten af ​​biologiske processer, de giver os stadig mulighed for at benchmarke scenarier og udvide feltøkologernes konceptuelle forudsigelser, " siger Vichi.

Havis studier ved UCT

I erkendelse af havets og havisens afgørende rolle i verdens klima, UCT-forskere fra tværs af afdelinger arbejder sammen for at drage fordel af vores position ved kanten af ​​det sydlige ocean og nær Antarktis for at studere isen der. Antarktis havis gennemgår den største sæsonbestemte cyklus af is på Jorden og kan give "en boostet version af, hvordan Arktis kan se ud i slutningen af ​​århundredet, " forklarer Vichi.

"Vi udvikler et forskerhold for havisens undersøgelser, der samler modelleringsekspertisen med feltarbejdet, især at operere i et fjerntliggende og barskt miljø som det sydlige Ocean."

Forskere i afdelingerne for oceanografi og kemisk, civil- og elektroteknik er gået sammen under Havforskningsinstituttet (Ma-Re), som Vichi er direktør for.

"Vi håber, at der i fremtiden - for første gang - vil ske en overførsel af viden fra syd til nord på et felt, der traditionelt er domineret af det globale nord."