At bestemme, hvorfor Arktis bliver stadig grønnere

Et forskerhold fra ETH Zürich og WSL rejste til Spitsbergen i sommer for at se nærmere på fænomenet arktisk grønning. Projektleder Sebastian Dötterl diskuterer forskning i lyset af isbjørne, strejker og krig.

"Vi så landskaber, hvor permafrosten er kollapset over store områder," siger Sebastian Dötterl, professor i jordressourcer, bekymret. Han er netop vendt hjem fra et felttogt i Spitsbergen, en øgruppe, der ligger på omkring 78 grader nordlig bredde, hvor termometeret stiger til et gennemsnit på 9 grader celsius om sommeren.

Han og 11 andre forskere fra ETH Zürich og det schweiziske føderale institut for skov-, sne- og landskabsforskning (WSL) var rejst dertil i midten af ​​juli efter lange, komplekse og nervepirrende forberedelser. Holdets mål var at udforske baggrunden og mekanismerne for fænomenet kendt som Arctic Greening – og Spitsbergen er et ideelt feltlaboratorium til dette.

Største og hårdeste indsats

For blot et par dage siden lå Dötterl på knæ på tundraen i vind- og regntæt tøj og en ulden hat for at indsamle jordprøver. Nu sidder han på sit mørke kontor i shorts og en T-shirt. Han virker en smule slidt, men ændringen fra det kølige arktiske til augustvarmen i Zürich er ikke den eneste grund:selve feltforskningen på Spitsbergen var opslidende - eller rettere de generelle forhold, der var.

"Med hensyn til skala og sværhedsgrad satte denne bestræbelse virkelig mine tidligere feltarbejde i skyggen," siger Dötterl. "Jeg har aldrig været nødt til at håndtere så barske forhold, som jeg gjorde i dette projekt, og det er på trods af, at vi også laver en masse feltforskning i regioner som Congo."

Coronavirus, krig og en pilotstrejke

For det første forsinkede coronavirus-pandemien starten af ​​projektet med mere end et år. Så startede Rusland sin krig mod Ukraine i februar, hvilket betød, at det schweiziske forskerhold ikke måtte bruge infrastruktur drevet af den russiske stat på Spitsbergen som planlagt. Heldigvis kunne holdets norske partnere chartre et sejlskib og besætning med kort varsel, så forskerne havde tag over hovedet og kunne nå deres undersøgelsesområder.

Men det var ikke alt:Kort før afgang i juli bragte en pilotstrejke hos det skandinaviske flyselskab SAS hele forehavendet i fare igen. "Hvis ikke min ph.d.-studerende Sigrid og hendes kolleger havde reageret så hurtigt og dobbeltbooket flybilletter til alle ekspeditionens medlemmer, var vi aldrig nået til Spitsbergen," siger Dötterl.

Udforsker hurtige forandringer i Arktis

Longyearbyen, hovedstaden på Spitsbergen, er udgangspunktet for, at forskerholdet af planteøkologer, jordbundsforskere, geoøkologer og mikrobiologer skal undersøge de lokale mønstre og mekanismer af arktisk grønning i de kommende år som en del af et ETH+-projekt. Ud over Dötterls gruppe involverer projektet forskere ledet af Jake Alexander, Alex Widmer, Cara Magnabosco (alle ved ETH Zürich) og Aline Frossard ved WSL.

Drivkraften til dette forskningsprojekt kom fra det faktum, at den globale opvarmning hurtigt ændrer økosystemer. Og disse ændringer skrider frem i et endnu hurtigere tempo i Arktis end andre steder i verden. Temperaturerne i det høje nord har f.eks. oplevet en meget større stigning end de globale gennemsnitstemperaturer i løbet af de sidste tre årtier.

Dette får ikke kun ismasserne til at smelte, men også skiftende jordbund og planter i den arktiske tundra. Mellem 1984 og 2012 blev 30 % af tundraen i Nordamerika grønnere, har en NASA-undersøgelse vist. Men hvorfor nogle områder af tundraen grønnes stærkere og hurtigere end andre, er sandsynligvis relateret til lokal jordbunds frugtbarhed og mikroklima.

For det første fokuserer ETH- og WSL-forskerne på indfødte og indførte planter, og hvordan de reagerer på opvarmning. Forskerne studerer også, hvordan jordudviklingen accelererer, og biogeokemiske kredsløb ændrer sig. Til dette formål studerer de oprindelige tundrajorde samt forstyrrede jorder nær bebyggelser og næringsrig jord i fuglekoloniernes opland.

Desuden ønsker forskerne at finde ud af, hvilken rolle mikrober vil spille i planters kolonisering af rå jord og i de skiftende mikrobielle samfund i bedre udviklede jorde.

Ud fra deres data håber forskerne i sidste ende at udlede en model, der inkorporerer ændringer i vegetation, jordbund og mikroorganismer og kan bruges til at forudsige fremtidige ændringer i arktiske økosystemer.

Improvisation var dagens orden

På trods af alle de trængsler, holdet stod over for, er Dötterl meget tilfreds med, hvordan den ekspedition, han projektledte, gik. "På stedet gik næsten alt, som vi havde håbet," fortæller han glad.

Med undtagelse af ét sted - myndighederne lukkede en bosættelse på grund af en herreløs isbjørn - var de i stand til at få adgang til alle undersøgelsesområder som anmodet og indsamle prøver:i alt 1,2 tons jordmateriale. Noget af dette sendte forskerne frosset til Zürich, hvor materialet skal analyseres i laboratoriet næste vinter. Derudover indsamlede de hundredvis af planteprøver og frømateriale samt hundredvis af mikrobiologiske prøver.

Forskning på Spitsbergen

For at bevare det genetiske materiale, som disse prøver indeholdt, skulle de straks nedfryses i marken og transporteres i flydende nitrogen ved -80 grader Celsius. På grund af den manglende strømforsyning til dette i ørkenen sendte forskerne en tank med 400 liter flydende nitrogen ved et tryk på 4 bar til Spitsbergen i forvejen. Men tanken viste sig at have en utæthed, så da den nåede øen efter tre ugers oplag i Tromsø, var der knap 100 liter tilbage i den. Trykket var sunket til 1 bar. "Det var næsten nok," siger Dötterl.

Nogle af forskerholdets andre tekniske kit efterlyste også lejlighedsvis improvisationsfærdigheder. En softwarefejl fik en af ​​de tre medbragte droner til at smadre ind i en sten på sin allerførste mission. Kameraerne, den havde med sig, var dog stadig intakte. Så de stadig ville være i stand til at tage billeder af undersøgelsesområderne fra oven, monterede forskerne sensorerne på spidsen af ​​en metalstang, der var 4 meter lang. De har måske været nødt til at bære stangen ud foran sig som et flag, men de var i det mindste stadig i stand til at tage vegetationsbilleder fra luften.

Laboratorie og tur til Nordnorge planlagt

Den intensive første feltsæson vil nu blive fulgt op af en masse laboratoriearbejde og endnu en feltarbejdemission næste sommer i Nordnorge. Der vil holdet studere jord og planter i de sydlige foden af ​​den arktiske tundra. Dette levested er det varmere fastlandsækvivalent til den høje tundra på Spitsbergen.

Herefter er det tid til at analysere de omfattende data, som skal danne grundlag for modellering. Samlet set er projektet planlagt til at løbe frem til 2025 - forudsat at økonomien er tilstrækkelig. "De mange forsinkelser og ændringer af programmet har taget en ret stor bid af vores budget," indrømmer Dötterl ærligt.

At dette projekt gik så godt trods al modgang, var takket være de tre involverede ph.d.-studerende:Sigrid Trier Kjaer, Lena Bakker og Jana Rüthers. "Det var dem, der organiserede al logistikken så godt, hvilket reddede projektet. Det var en kæmpe præstation," siger Dötterl glad.

Alle de andre deltagere var også meget motiverede; de passede på hinanden og opretholdt et meget godt og kollegialt samarbejde. "Det er ikke noget, man kan tage for givet på et så vanskeligt projekt som dette og under de til tider trange forhold på skibet," siger Dötterl. + Udforsk yderligere

Mikrobiel reaktion på et arktisk økosystem i forandring og brandmodstand