Verdensrekord: Grønlandske isalger vokser næsten helt uden lys

I Arktis er det bælgmørkt gennem hele vinteren. Og selv når foråret kommer, forhindrer det tykke lag af sne og is på havets overflade, at sollys trænger igennem havisen til havet under.

Forskere har generelt været overbeviste om, at isalger under havisen kun får sollys nok til at vokse, når der er mindre end 30 til 50 centimeters sne oven på isen, da sne effektivt reflekterer solens stråler.

Så da vi ankom i det nordøstlige Grønland i april for at studere mikroalgers fotosyntese og opdagede, at der lå mere end en meter sne oven på et ligeså tykt lag af havis, forventede vi ikke, at finde nogle former for levende alger i havet under isen.

Men vi blev overraskede.

Isalger har tilpasset sig et liv i mørke

Under mere end to meter sne og is opdagede vi et lille antal mikroskopiske alger, som havde tilpasset sig til at leve på undersiden af isen under så ekstreme forhold.

Iblandt dem fandt vi diatoméer, som lever inde i små porer i havisen.

Selv i disse meget mørke og kolde omgivelser, var algerne i stand til at absorbere nok sollys til at dække deres energibehov via fotosyntesen.

Algerne voksede under et ekstremt lavt lysniveau, mindre end 0,17 μmol fotoner m^-2 s^-1, hvilket svarer til blot 0,02 procent af sollyset på overfladen.

Isalger er grundstenen i det arktiske fødenet

Der er ikke tidligere blevet observeret fotosyntese i isalger under så lave lysforhold nogen steder i verden.

Men imod alle odds var vi alligevel vidne til en hastig vækst blandt isalgerne – der tydeligt koloniserede havisens underside og var i gang med at etablere den så vigtige forekomst af alger under den arktiske havis.

Isalger er vigtige, fordi de er grundstenen i det arktiske fødenet. Isalger bliver spist af zooplankton og amfipoder, som bliver spist af småfisk, der igen danner fødegrundlaget for fugle, sæler og hvaler. På toppen af det arktiske fødenet er isbjørnen.

Flere alger betyder mere mad til dem, der spiser dem, og dermed et rigere arktisk fødenet.

På snescooter over isen i Arktis

Forskningen blev udført ved den nyligt opførte Villum Forskningssation ved Station Nord i det nordøstlige Grønland som led i en større international forskningsekspedition koordineret af Arktisk Forskningscenter på Aarhus Universitet i samarbejde med Arctic-Science-Partnership.

Ekspeditionen er den første af sin slags, der skal studere livet i havet og isen i fjordene i denne del af Arktis.

Fjordene i det nordøstlige Grønland er dækket af havis i mere end 10 måneder af året, og vi ved fortsat meget lidt om denne del af Arktis og dens betydning for det arktiske økosystem generelt.

Men vi ved, at området er et vigtigt yngleområde for isbjørne, og at fødetilgangen for isbjørnen starter med isalger, og at systemet formentlig er let påvirket af de igangværende klimaforandringer.

Ved brug af snescooter, special-tilpassede isbor og følsomt elektronisk måleudstyr lykkedes det os at indsamle alger fra undersiden af havisen og tage prøver med hjem til at lave avancerede laboratorieanalyser.

Du kan se, hvordan indsamlingen af prøver foregik i videoen nedenfor.

Varmere sne giver bedre lysgennemstrømning

Tilbage i laboratoriet målte vi antallet af mikroskopiske alger og deres fotosyntese.

Til at begynde med turde vi næsten ikke håbe på at finde nogle tegn på algeaktivitet – eller i det hele taget tegn på liv – i isen.

Men vores følsomme laboratorieundersøgelser viste, at vores frygt var fuldstændig ubegrundet.

Vi kombinerede vores data med målinger fra en midlertidig vejrstation i området, hvor vi havde taget isprøverne.

Vejrstationen indsamlede data om luft-, is- og snetemperatur samt tykkelsen af sneen og lysets intensitet.

Derefter allierede vi os med nogle britiske forskere, der er eksperter i is og snes optiske egenskaber, så vi kunne finde ud af, hvad der foregik.

Hvordan kunne de her alger overleve uden lys – eller, såfremt lyset kunne trænge hele vejen ned til algerne, hvordan kunne det lade sig gøre?

Undersøgelserne viste, at når sneen bliver varmere, så ændres dets optiske egenskaber også, hvilket tillader større mængder lys at trænge igennem til undersiden af isen – og dermed får algerne mulighed for at aktivere deres fotosyntese.

Det er velkendt, at sneens tykkelse er afgørende for lysintensiteten under isen, men her har vi opdaget en helt ny mekanisme.

Det var lidt af et gennembrud!

Hvad betyder det alt sammen?

De nye målinger ændrer vores forståelse af, hvor lidt lys der skal til for at livet i havet skal blomstre, og samtidig viser det, at isalger kan overleve ved langt mindre lys end hidtil antaget.

Forskningen vil bidrage til at forklare en række videnskabelige observationer af store algeopblomstringer under havisen i Arktis gennem de seneste år.

Hvis vi sammenholder den forventede opvarmning af Arktis med et tyndere lag af havis, forventer vi, at forårets eksplosion af algevækst fremskyndes – og dermed vil medføre en større mængde føde til det arktiske fødenet tidligere på året.

I takt med at Arktis bliver varmere, ved vi nu, at endnu mere lys vil trænge gennem sneen og isen der dækker det Arktiske ocean om foråret og øge algevæksten i havet under.

Hvis vi tager højde for, hvor hurtig opvarmningen sker, kan det få store implikationer for hele det Arktiske økosystem.

Læs en engelsk version af denne artikel på vores søstersite ScienceNordic.com