Blogg av Natalie Summers (NTNU). Den er omsett av Charlotte Stark (MET).
Så langt nord, har polarnatta tre månadar med mørketid frå november til februar og tre månadar med dagslys og midnattssol frå mai til juli. Denne variasjonen i dagslengd, lystilgang og spektrale lystilhøve definerer det vi kallar eit lysklima, eit av livet sine viktige nøklar for å overleve.
Eit bilde av to isbjørner på havisen i solnedgang. Bildet teke i mars 2021. Foto: Natalie Summers
Livet under isen
I dette ekstrem levemiljøet studerer eg små mikroalgar som gror under havisen. Mikroalgar finn ein over heile verda. Dei kan drifte kring i havet som ein del av fotoplankton og blomstrar når det er rett forhold.
Dei nyttar energi frå sola for å gjere om vatnet i havet (H2O) og karbondioksid (CO2) for å lage ein type sukker (glukose) slik at dei kan vekse og trivast. Eit av biprodukta er at dei frigjer oksygen under denne prosessen.
Desse små organismane frigjer nemleg meir oksygen til atmosfæren enn det regnskogen gjer. I tillegg er algane ein del av hovud- eller basisføda til mange andre dyr og organismar som lev i havet.
Ein forskar ser på medan Forskingsfartøyet Kronprins Haakon ploger seg gjennom isen. Isen veltar seg opp og snur seg, slik at vi kan sjå alge under isen. Foto: Natalie Summers.
Det eg finn interessant er at alge som gror under havisen overlev mørketida då mykje av havet miksar seg. Denne blandinga bringer opp næringa frå dei djupare delane av havet. Så når sola endeleg kjem til området og lys gjennom havisen, algen kan blome og starte si vekst. Undersida av havisen vert då dekka av mikroalgar. Når havisen smeltar og buområdet til algane vert vekke, og dei har brukt opp all næringa, så startar dei med å døy ut. Deretter søkk dei nedover i havet der dei vert mat for andre.
Enklare å studere med god teknologi
Til tross for at mikroalge er veldig viktig for oss, så er det veldig utfordrande å studere dei. Tradisjonelt så har vitskapen nytta iskjernar (bore/drilla ut av havisen) for å få inn kunnskapen. Ein annan alternativ metode krev fleire dykkarar som kan dykke i kaldt hav og det involverer mykje sikkerheitslogistikk.
Heldigvis lev vi i teknologialderen. I samarbeid med (Institutt for marin teknikk) har vi greidd å nytte ein liten type fjernstyrt undervassfartøy, ein type robot, til å utføre forskjelleg undersøkingar. Det inkluderar eit hyperspektralt kamera. Med å bruke dette systemet, så har eg prøvd å kartlegge mikroalgane og korleis dei veks og lev under havisen. Eg har også samla inn biologisk informasjon for å sjå på om algane har det bra.
Figur: Den fyrste versjonen av mini ROV-UHI systemet vi brukte i laupet av polarnatta for å kartlegge tareskogen. A) syner skjema for mini ROV-UHI-systemet med 1. Mini-ROV, 2. UHI, 3. Høgdemålar, 4. Elektronisk undervatnhus, 5. Oppdriftsrør (PVC-rør fylt med inkompressibelt skum). B) viser frontbildet av mini ROV-UHI under tareskogkartlegginga. C) og D) synar side- og aktervising av ROV-UHI-systemet i aksjon. Frå Summers et al. 2022, kreditering: (A) av Malin Bø Nevstad, (B-D) av Geir Johnsen.
For å gå nærare inn på teknologien eg nyttar: Eit normalt kamera har funksjonar som synar oss dei fargane vi kan oppfatte som er raudt, blått og grønt. Med eit hyperspektralkamera kan vi derimot få informasjon som dekker heile lysspekteret. Dette gir oss høve til å identifisere og kjenne att objekt av interesse med deira optiske fingeravtrykk.
ROV og UHI-systemet eg har nytta var fyrst testa ut i 2020 under mørketida for å kartlegge tareskogen i Kongsfjord (Svalbard). Vi kunne då sjå forskjell på tre av dei større algegruppene som er grøn, raud og brun mikroalge.
Figur som viser plasseringa av tareskogskartlegginga under Polarnatta i Kongsfjorden. A) Geolokalisering på Svalbard; C) undersøkingstaden i Kongsfjorden med undersøkingstaden representert som ein raud firkant; (D) mini-ROV-UHI-systemet rett under vatnoverflata der det vert danna tallerkenis. Frå Summers et al. 2022. Kreditering: (A- B) Modifisert frå Johnsen et al 2021. (C) N. Summers (modifisert frå https://geokart.npolar.no/) og (D) N. Summers.
I mai 2021 drog vi til Barentshavet med FF Kronprins Haakon som ein del av vårtoktet til prosjektet Arven etter Nansen.
På dette toktet, som gjekk over tre veker, slapp vi ROV (Remote Underwater Vehicle som er eit fjernstyrt undervatnfartøy) med kamera under isen på tre forskjellege stopp på turen. Med data frå dette toktet fekk vi ein betre forståing av lysklimaet under havisen, som inkluderer kor mykje lys går gjennom isen og kor mykje fargar er tilgjengeleg av lyset for mikroalgen å nytte til sin produksjon. I tillegg fekk vi også inn kunnskap om kor mykje alge det er (biomasse) og kva type algar (artar) som lev der.
Natalie Summers sager her i isen for å lage eit dykkehol for ROV . FF Kronprins Haakon i bakgrunnen. Foto: Natalie Summers
Jens Einar og Tore Mo Bjørklund (NTNU) slepp ROV ned i holet. Foto: Natalie Summers
Her ser du Mini ROV-UHI system i bruk teke av ein Blueye ROV. Den brune algen er det vi ser under isen.
Framtida for forsking i arktis
Denne type arbeid er viktig etterkvart som klimaet vert varmare og Arktis forandrar seg. Desse små algane er avhengig av havisen som bustad og ein del av livssyklusen deira.
Med havisdekke som forsvinner kvart år og eit framtidig isfri Arktis om sommaren, så jobbar vi imot tida for å lære oss meir og forstå mikroalgesamfunnet og deira sitt økosystem. Teknologien utviklar seg raskt, og gir oss høve til å undersøke og samle data i eit forrykande tempo og med god kvalitet.
Men vi treng fleire biologar for å forstå all data som vi samlar inn.
Tverrfagleg forsking er utruleg viktig framover for å auke vår basiskunnskap om vår planet. Vi treng fleire tverrfaglege store samarbeidsprosjekt, slik som Arven etter Nansen, for å bygge kompetanse for framtida.
Les originalinnlegget til Natalie på engelsk her:
Investigating algae in the Arctic with enabling technology
Å drille ut iskjernar er ein måte å undersøke alge på. Bloggforfattaren nyttar ROV for å filme under isen utan å røre algene. Foto: Christian Morel/ christianmorel.net