Forskning viser, hvordan gletscheralger skaber mørke områder i kanten af ​​Grønlands Indlandsis

Ny forskning ledet af forskere fra University of Bristol har afsløret ny indsigt i, hvordan de mikroskopiske alger, der trives langs kanten af ​​Grønlands Indlandsis, forårsager udbredt mørkning.

Denne mørklægning er kritisk vigtig, da mørkere is absorberer mere sollysenergi og smelter hurtigere, fremskynde den samlede afsmeltning af isen, som er den største enkeltstående bidragyder til globale havniveaustigninger.

Ekstremofile mikroskopiske alger, eller såkaldte 'gletsjeralger', er i stand til at leve i de øverste få centimeter af is på overfladen af ​​gletsjere og iskapper og kan danne udbredte opblomstringer i løbet af sommerens smeltesæson.

Gletsjeralgeopblomstringer på Grønlands Indlandsis er så omfattende, at deres tilstedeværelse i overfladeisen menes at være ansvarlig for udbredt mørklægning langs den vestlige rand af indlandsisen kendt som den 'mørke zone', der har optrådt i satellitobservationer i løbet af de sidste to årtier .

Sammenhængen mellem mørklægning af indlandsisen og gletsjeralgeopblomstring var allerede blevet understøttet af modellering og feltobservationer, men det er endnu uvist præcist, hvordan eller hvorfor algerne forårsager udbredt mørkfarvning.

Ved hjælp af detaljerede feltobservationer, prøveudtagning, eksperimenter og modellering, det Bristol-ledede hold, som en del af det NERC-finansierede Black and Bloom-projekt, har demonstreret, hvordan gletscheralger regulerer energi i deres celler for at afbalancere deres behov for fotosyntese og vækst med det ekstreme lys- og temperaturmiljø på Grønlands Indlandsis, og hvordan de er optimeret til at formørke og smelte isen.

Studiet, offentliggjort i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences , afslører, hvordan gletscheralger producerer et unikt phenolisk 'solcreme'-pigment på 11 gange celleindholdet af klorofyl-a (normalt det mest udbredte pigment i grønne mikroalger).

Dette phenoliske pigment tjener til at fange og absorbere det meste af det intense sollys, som algerne modtager, hvor de lever på overfladen af ​​iskappen, beskyttelse af algernes kloroplaster, som er placeret under vakuoler fyldt med dette pigment, fra overdreven UV og synlig stråling.

Den energi, der absorberes af dette solcremepigment, er efterfølgende tilgængelig for cellen som varme til smeltedannelse - en utrolig smart mekanisme for alger, der lever i en iskolt verden, hvor adgang til flydende vand er en væsentlig begrænsning for vækst og overlevelse.

Denne pigmentering beskytter cellerne mod overdreven sollys, men udnytter også energien til smeltedannelse proksimalt i forhold til cellen, giver adgang til flydende vand og opløste næringsstoffer, der er kritiske for livet.

Desværre, denne kraftige produktion af pigment er også en af ​​grundene til, at Grønlands indlandsis bliver så markant mørkere i løbet af sommerens smeltesæsoner, når gletscheralger når blomstrende overflod (omkring 10, 000 celler pr. milliliter smeltevand) i overfladeis, driver en cirka ti procent stigning i overfladesmeltning.

Studiets hovedforfatter, Dr. Chris Williamson fra University of Bristols Bristol Glaciology Center og School of Geographical Sciences, sagde:"Permanent kolde økosystemer udgør mere end 70 procent af jordens biosfære, selvom vi ved meget lidt om de mikroorganismer, der er i stand til at trives i disse ekstreme miljøer.

"Vores arbejde har givet ny indsigt i økologien og fysiologien af ​​ekstremofile mikroalger, der lever på overfladen af ​​gletsjere og iskapper, demonstrerer, hvordan livet er i stand til at trives i disse ekstreme iskolde miljøer.

"Dette arbejde har betydelige anvendte applikationer til studier af massebalancen (smeltning versus vækst) af gletscher- og indlandsissystemer, tillader inkorporering af sådanne "biologisk-albedo"-effekter i beregninger af iskappens overfladereflektans (mørkning) og smeltning."

Efter at have kvantificeret hele rækken af ​​pigmenter produceret af gletscheralger og modelleret deres vækst på overfladen af ​​Grønlands indlandsis overflade, holdets næste skridt er at inkorporere alle disse 'biologiske effekter' i større modeller af Grønlands indlandsismassebalance for at forudsige deres overordnede bidrag til indlandsisens smeltning og den globale havniveaustigning.