Danske forskere: Fejl i anerkendt klimamodel
En anerkendt model bruges til at forudse dyrs overlevelseschancer, når temperaturen i havet stiger. Men modellen duer ikke, konkluderer danske forskere på baggrund af en ny undersøgelse. Tysk professor er uenig.

Hvor meget varme skal der til, før havets dyr ikke længere kan klare varmen? Det giver en udbredt model over marine dyrs temperaturtolerance svar på. Men modellen holder ikke stik, advarer danske forskere. (Foto: <a href="http://www.shutterstock.com/da/pic-161737412/stock-photo-flatland-near-j... target="_blank">Shutterstock</a>)

Klimaforskere er enige om, at havet vil blive varmere og varmere.

Men hvor meget varme skal der til, før havets dyr dejser om og vender bugen i vejret? Og ved hvilke temperaturer klarer bestemte arter sig bedst?

Den slags spørgsmål har forskere igennem mere end et årti besvaret ved at bringe en særlig model på banen, som efterhånden er blevet vidt udbredt blandt biologer og klimaforskere.

I den seneste rapport fra FN’s klimapanel er flere afsnit sågar dedikeret til modellen over havdyrs temperaturtolerance, men nu advarer danske forskere om, at modellen ikke holder stik.

»Hvert eneste år sidder forskere verden over og baserer deres undersøgelser på, at modellen er rigtig. Det er ligesom blevet et mantra, at man kan bruge modellen til at forudsige, hvordan dyr vil klare sig ved forskellige temperaturer. Så modellen har en enorm indflydelse – også på vores klimapolitik. Men vi mener ikke, at den holder vand,« siger Tobias Wang, som er professor i zoofysiologi på Aarhus Universitet.

Han er en af forskerne bag den nye undersøgelse, som tester modellen, der kaldes ’Oxygen and capacity limited thermal tolerance’ (OCLTT).

Flere dyr passer ikke med modellen

OCLTT-modellen siger kort fortalt, at et dyrs chancer for at klare sig ved bestemte temperaturer, bliver afgjort af artens evne til at optage og forsyne kroppen med ilt.

I den nye undersøgelse, som er publiceret i det videnskabelige tidsskrift Scientific Reports, tester Aarhus-forskerne OCLTT-modellen på tigerrejer og krebs. Ifølge lektor Mark Bayley viser eksperimenterne, at den udbredte model ikke gælder for de to arter.

»Vores data viser, at dyrenes evne til at optage ilt overhovedet ikke kan give en forklaring på, hvilke temperaturer dyrene kan klare sig ved. Og de her to arter er ikke de eneste dyr, som ikke passer ind i modellen,« fortæller Mark Bayley.

Tidligere har forskerne ved Aarhus Universitet lavet eksperimenter på flere tropiske fisk og en ferskvandsreje, og heller ikke for disse arter mener de aarhusianske forskere, at der er evidens for, at OCLTT-modellen holder vand.

»Der er også en svensk forskergruppe, som uafhængigt af os har testet modellen og er kritiske over for den. Så der er ved at komme temmelig mange eksempler, hvor modellen ikke holder. Spørgsmålet er, hvor mange eksempler der skal til, før man kan opnå enighed om, at den formentlig ikke er rigtig,« siger Tobias Wang.

Modellen bruges af FN's klimapanel

Fakta

I havet er dyr tilpasset til at kunne leve ved forskellige temperaturer.

OCLTT (Oxygen and Capacity Limited Thermal Tolerance) er en model, som beskriver dyrs tolerance over for forskellige temperaturer i havet.

Modellen siger, at en dyreart klarer sig bedst ved de temperaturer, hvor den har bedst mulig ilttransport – den kan altså forsyne kroppens organer med mest muligt ilt ved mindst muligt iltforbrug.

Hvis temperaturen i havet stiger eller falder (i forhold til en dyrearts optimale temperaturer), svækkes dyrets evne til at forsyne kroppen med den ilt, kroppen har behov for - ifølge modellen.

Og det betyder, at dyrets stofskifte, vækst, reproduktion og andre nøglefunktioner svækkes, siger OCLTT-modellen.

Med andre ord gælder der ifølge modellen, at en dyrearts mulighed for at få økologisk succes ved en bestemt temperaturer, bliver afgjort af dyrets evne til at transportere overskydende ilt ved temperaturen.

Denne påstand er forskere fra Aarhus Universitet uenige i. De mener ikke nødvendigvis, at det er dyrets evne til at optage og transportere ilt, som afgør, hvilke temperaturer dyret klarer sig godt ved.

Kilde: ‘Climate change affects marine fishes through the oxygen limitation of thermal tolerance’, Science, 2007, Pörtner et al., ‘Some like it hot: Thermal tolerance and oxygen supply capacity in two eurythermal crustaceans’ Scientific Reports, 2015, Wang et al.

En hurtig Google-søgning viser, at mere end 150 videnskabelige artikler omtaler OCLTT-modellen. Og i den seneste rapport fra FN’s klimapanel (IPCC) hedder det blandt andet, at »indførelse af principperne fra OCLTT har gjort det muligt for modelstudier at forudsige klimaeffekter.«

I klimapanelets rapport bruges OCLTT-modellen blandt andet til at forklare, hvordan fiskebestande udvikler sig, når temperaturerne i havet stiger.

»Når klimapanelet bruger modellen til at lave forudsigelser, har det en enorm betydning, for der bliver truffet politiske beslutninger på baggrund af klimapanelets rapporter. Derfor er det selvfølgelig rigtig vigtigt, at vi er sikre på, om modellen er god eller ej,« påpeger Tobias Wang.

Forskeren bag udviklingen af OCLTT-modellen er den tyske professor Hans-Otto Pörtner, som også er medlem af FN’s klimapanel. Han mener langt fra, at de danske forskeres kritik af modellen er berettiget.

Professor: De forstår ikke konceptet

»Tobias Wang og hans kolleger har misforstået konceptet. Deres undersøgelser er professionelt udførte, men de måler ikke de rigtige ting i forhold til at teste modellen. De fokuserer på den ekstreme ende af temperaturskalaen,« siger Hans-Otto Pörtner, som er professor ved afdelingen for bioscience ved det tyske Alfred Wegener Institut.

For at forstå forskernes uenighed, træder vi lige et skridt tilbage og begynder med en forklaring af, hvad OCLTT-modellen mere præcist går ud på.

Hans-Otto Pörtner forklarer, at kimen til modellen blev lagt allerede i 1990’erne, da han sammen med sine kolleger lavede forsøg på blandt andet sandorm – en orm, som lever i havbunden. Pörtner udsatte sandormene for forskellige temperaturer, og det fik ham til at bemærke, at både høje og lave temperaturer påvirkede dyrenes iltforbrug.

»Vi opdagede, at i begge ender af temperaturintervallet, havde ormene ikke nok ilt. Dyrene brugte i stedet specielle måder at producere energi på uden ilt.«

»Det førte til ideen om, at der måtte være et link mellem temperaturintervallet og evnen til at forsyne kroppen med ilt. Og det her link kunne beskrive, hvilke temperaturer dyret kunne leve ved,« siger Hans-Otto Pörtner. 

Alle dyr lever i bestemte temperaturer

Hans-Otto Pörtner forklarer, at alle dyr har specialiseret sig i at kunne leve ved bestemte temperaturer. I et tempereret klima, som eksempelvis findes i Danmark, kan dyrene typisk klare sig inden for et bredt temperatur-interval, fordi de igennem generationer er blevet vænnet til meget svingende temperaturer.

»Dyr fra polarområdet kan derimod kun leve inden for et smalt temperatur-interval – de er meget følsomme over for varme. Og tropiske arter har et helt tredje temperatur-interval. Men spørgsmålet er, hvad der forklarer denne forskel i dyrenes tolerance over for forskellige temperaturer?«

I den nye undersøgelse har danske forskere bl.a. lavet forsøg på tigerrejer. Forskerne målte målte dyrenes hjerterytme, mens vandet blev opvarmet, og de noterede ved hvilken temperatur, dyrene fik hjertestop. (Foto: CSIRO Marine Research)

»Her opdagede vi, at dyrenes iltforsynings-kapacitet var en fælles nøgle til at forstå deres evne til at klare sig ved forskellige temperaturer,« fortæller Hans-Otto Pörtner, som påpeger, at han har med succes har testet hypotesen på blandt andet blæksprutter, krabber, orme og flere fiskearter.

På baggrund af disse eksperimenter har han udviklet OCLTT-modellen, som siger, at det temperatur-interval, hvor en dyreart klarer sig bedst, er netop det interval, hvor dyret opnår at have det størst mulige iltoverskud – det vil sige, at dyrets organer får en maksimal forsyning med ilt, og samtidig skal forbruge mindst muligt ilt på at holde kroppens basale funktioner i gang.

Eller sagt på en anden og mere forsimplet måde: Jo bedre en art er til at optage og effektivt transportere overskydende ilt rundt i kroppen, des bedre vil den ifølge modellen kunne klare sig ved høje temperaturer.

Dansk forsker: Ville ønske modellen holdt stik

Selvom lektor Mark Bayley fra Aarhus Universitet mener, at OCLTT-modellen ikke holder stik for alle dyr, er han grundlæggende enig med Hans-Otto Pörtner i, at temperaturen i vandet er med til at påvirke dyrenes behov for ilt.

»Det er grundlæggende viden, at kemiske reaktioner sker hurtigere, når temperaturen stiger. Derfor foregår processerne i kroppen også hurtigere ved stigende temperaturer. Og derfor vokser dyrets behov for ilt, når temperaturen stiger.«

»Spørgsmålet er så, ved hvilken temperatur en dyreart har mest muligt succes? Ved nogle arter passer det fint med, at det er ved den temperatur, hvor de har det største overskud af ilt, ligesom modellen siger. Men det gælder desværre bare ikke alle arter,« mener Mark Bayley.

Han tilføjer, at han faktisk ville ønske, at OCLTT-modellen holdt stik, fordi modellen ville være et godt redskab for både biologer og klimaforskere.

»På en måde er det rigtig træls, at vores data viser, at Hans-Otto Pörtner ikke har ret. Det ville gøre arbejdet med at måle dyrs økologiske succes ved forskellige temperaturer meget nemmere, hvis modellen virkede. Det er meget vanskeligt lave målinger af dyrs økologiske succes, for du skal både tage højde for, hvor meget de vokser, hvor meget afkom de får, hvordan de klarer sig i konkurrence med andre dyr og så videre.«

»Det ville have været dejligt, hvis man i stedet bare kunne lave en simpel måling af dyrenes evne til at optage ilt, og på den måde kunne sige noget om deres økologiske succes ved forskellige temperaturer. Men så simpelt er det desværre bare ikke,« siger Mark Bayley.

Tysk professor: De tester modellen forkert

Hans-Otto Pörtner mener derimod, at hans model holder stik, og at Aarhus-forskerne har misforstået konceptet – og dermed tester OCLTT-modellen på en forkert måde.

I sine egne forsøg har Hans-Otto Pörtner målt dyrenes iltoptag og iltforbrug, mens de var i hvile, mens de aarhusianske forskere har lavet målinger på dyrene, mens de var i bevægelse.

Fakta

I den nye undersøgelse har Rasmus Ern (ph.d.-studerende ved Aarhus Universitet) testet OCLTT-modellen på to krebsdyr under vejledning fra Mark Bayley og Tobias Wang.

De to krebsdyr var tigerrejen (Penaeus monodon) og den europæiske krebs (Astacus astacus).

Forskerne udsatte dyrene for vand med forskellige mængder af ilt og målte, hvor meget ilt dyrene optog ved forskellige temperaturer.

Samtidig målte de blandt andet dyrenes hjerterytme, mens vandet blev opvarmet, og de noterede ved hvilken temperatur, dyrene fik hjertestop.

Ved hjertestop-temperaturen havde dyrene fortsat evne til at optage og transportere ilt, og forskerne ser det som et tegn på, at OCLTT-modellen ikke holder stik.

Ved hjertestop-temperaturen fungerede krebsens nerver til gengæld dårligt. Aarhus-forskerne tror måske, at det kan være et tegn på, at det ikke er krebsens iltforsyning, der svigter ved de høje temperaturer (sådan som OCLTT-modellen siger), men derimod nerverne.

Kilde: Scientific Reports, Mark Bayley, Tobias Wang

»Hvis du ser på undersøgelsen af Wang og hans kolleger, har de jaget dyrene rundt, indtil de er udmattede og derefter har de målt dyrenes iltforbrug. Det har vi aldrig gjort i vores undersøgelser. Man er nødt til at måle på dyrene, mens de er i hvile eller rutinemæssigt aktive. Og samtidig skal man måle iltforsyningen til vævet, og hvordan det relaterer sig til iltforbruget.«

»Hvis man måler sådan, kan man se, at ved høje temperaturer stiger omkostningerne ved at forsyne vævet med ilt. Og når omkostningerne ved at transportere ilten ud til vævet stiger, har dyret mindre ilt at gøre godt med og bruge på andre opgaver; såsom at få kroppen til at løbe eller gøre andre ting,« siger Hans-Otto Pörtner.

De aarhusianske forskere mener, at hvis Pörtners teori holder stik, så må det betyde, at det er mangel på ilt, som får dyr til at bukke under ved meget høje temperaturer.

»Hvis du følger teorien, er det sådan, at den kritiske temperatur, hvor et dyr dejser om og får det skidt, må svare til den temperatur, hvor dyret ikke længere har et overskud af ilt – det har kun lige præcis ilt nok til at holde kroppens basale husholdning i gang, men har ingen overskud til for eksempel at bevæge sig,« forklarer Mark Bayley og tilføjer:

»Men i vores forsøg kan vi se, at dyrene dejser om, længe før ilten slipper op. Selv ved meget høje temperaturer har de dyr, vi måler på, masser af overskud af ilt.«

Vil samarbejde fremover

Modsat Hans-Otto Pörtner mener de aarhusianske forskere heller ikke, at det gør nogen grundlæggende forskel, om man måler på dyrene i bevægelse eller i hvile.

»Vi forstår ikke kritikken,« siger Mark Bayley, som får opbakning fra Tobias Wang:

»Jeg ved godt, at Hans-Otto Pörtner mener, at vi ikke forstår hans model. Men det ændrer ikke på, at han ikke selv tester konsekvenserne af sine egne forudsigelser.«

De aarhusianske forskere har netop præsenteret deres nye resultater på en konference, hvor blandt andet Hans-Otto Pörtner var til stede. Her blev forskerne enige om, at de i fremtiden vil prøve at arbejde sammen om at teste OCLTT-modellen og finde ud af, hvad der er op og ned i debatten.

»Vi vil forsøge at bygge broer mellem vores forskellige opfattelser og prøve at opnå konsensus. Det her er ikke bare en debat, som er relevant for forskere – det er i høj grad også relevant for samfundet. Derfor er det vores opgave som forskere at arbejde sammen om at finde frem til sandheden,« slutter Hans-Otto Pörtner.

 

Hvad siger FN's klimapanel om OCLTT-modellen?

FN’s klimapanel består af hundredvis af forskere og embedsmænd fra hele verden.

Forskerne samler den nyeste viden om klimaforandringer og deres konsekvenser i rapporter, som udkommer med nogle års mellemrum.

Ideen er, at politikere og beslutningstagere med rapporten skal få adgang til troværdig viden, som gør dem i stand til at tage stilling til, hvordan man kan tilpasse sig eller modvirke klimaændringerne.

I den seneste rapport fra FN’s klimapanel fra 2014 lyder det, at OCLTT-modellen kan bruges til at forudsige, hvordan stigende temperaturer vil påvirke forskellige dyrearter i havet samt til at forklare, hvordan dyrearter har klaret sig i fortiden.

»Indførelse af principperne fra OCLTT har gjort det muligt for modelstudier at forudsige klimaeffekter og for palæostudier at forklare klimainducerede masseudryddelser og evolutionære mønstre i Jordens historie,« hedder det i rapporten.

Og videre: »Overstiges en arts specifikke varme-tolerance-grænse under opvarmning medfører det en reduktion af (artens) forekomst«.

Herudover skriver klimapanelet, at »OCLTT forudsiger, at små individer er mere varmetolerante end store, på linje med observationer af faldende dyrekrop-størrelser i oceaner under opvarmning. Denne udvikling forventes at fortsætte ind i det 21. århundrede (middel til høj sikkerhed).«

Kilde: FN’s klimapanel (IPCC), kapitel 6 i IPCC’s anden delrapport fra 2014

 

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.





Det sker