Grunden för det marina näringsnätet i Arktis, växtplanktonet, reagerar på värmeböljor mycket annorlunda än på konstant förhöjda temperaturer. Detta har upptäckts av de första riktade experimenten på ämnet, som nyligen genomfördes på Alfred Wegener Institutes AWIPEV-station. Växtplanktonets beteende beror i första hand på avkylningsfaserna efter eller mellan värmeböljor, vilket framgår av en studie som just publicerats i tidskriften Science Advances .
Värmeböljor, som vi har sett alltmer runt om i världen de senaste åren, blir också mer och mer vanliga i Arktis. Under en värmebölja blir inte bara luften utan även havet varmare - temperaturen är betydligt högre än säsongens medelvärde under minst fem dagar i följd. Men hur dessa kortsiktiga temperaturfluktuationer påverkar polära organismer är fortfarande i stort sett oklart.
För att belysa denna aspekt har ett team ledd av Dr Klara Wolf (Universiteten i Hamburg och Konstanz) och Dr Björn Rost från Alfred Wegener Institute, Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI) nu använt experiment för att undersöka hur Encelliga alger, växtplanktonet, reagerade på dessa extrema händelser. Med tanke på växtplanktonets roll som basen för det marina näringsnätet kan förändringar i det få resonans i hela det arktiska ekosystemet.
I inkubationsexperiment vid AWIPEV-stationen på Svalbard lät forskarna naturliga växtplanktonsamhällen från närliggande Kongsfjorden växa i 20 dagar under olika förhållanden – normala och ökade men konstanta temperaturer (2°C, 6°C, 9°C).
Som jämförelse utsatte de växtplanktonet för upprepade värmeböljor av varierande intensitet (6°C, 9°C), var och en varade i fem dagar med en tredagars avkylningsfas vid säsongens medeltemperatur (2°C) emellan. Olika typer av prover samlades in med definierade intervall för att karakterisera de fysiologiska svaren och eventuella artförskjutningar.
"Under stabila temperaturer ledde till och med en extrem ökning av +7°C till accelererad tillväxt och högre produktivitet, med förvånansvärt små förändringar i artsammansättningen, även över veckor", säger Wolf angående experimentens resultat.
"Däremot är effekterna av värmeböljor betydligt mer komplexa och följer inte samma mönster. Detta innebär att vår kunskap om konstanta temperaturökningar inte lätt kan appliceras på dessa kortvariga varma faser, som normalt bara varar några dagar. ."
En anledning till skillnaden är uppenbarligen att inte bara exponeringen för ökade temperaturer har en stor inverkan på produktiviteten, utan också och särskilt avkylningsfaserna efter eller mellan värmeböljor – och mycket lite är känt om dessa effekter.
"Vi har bara precis börjat få en mekanistisk förståelse för hur värmevågor kan påverka polarområdena", säger AWI-biolog Rost. "Vår studie utgör ett viktigt första steg och visar vilka aspekter av värmeböljor och vilka växtplanktonrelaterade processer vi behöver titta närmare på. Dessutom visar vår studie att det vi vet om processer och effekter av ständigt högre temperaturer kan inte bara tillämpas en-till-en."
Faktum är att scenarier som involverar fluktuerande temperaturer kan ge ett brett spektrum av effekter, vilket är anledningen till att det är mer komplicerat att förutse deras konsekvenser än för kontinuerlig uppvärmning.
Följaktligen, för att utveckla bättre prognoser och modeller för hur primärproduktionen och det arktiska ekosystemet kommer att förändras som svar på klimatförändringar, kommer det inte att räcka med att undersöka effekterna av medeltemperaturer; effekterna av temperaturfluktuationer behöver uppmärksammas mer. Medan stabil uppvärmning till en viss temperatur ökar produktiviteten, kan vissa värmeböljor minska den, medan andra ökar den.
Ett bättre grepp om effekterna av varierande temperaturer, särskilt avkylningsfaserna, är därför väsentligt för att förbättra prognoserna om potentiella förändringar i biologisk mångfald. Undersökningar av växtplankton är härmed mycket avgörande, eftersom förändringar på grunden av näringsväven kan påverka alla högre trofiska nivåer, ända upp till fisket.
Mer information: Klara Wolf, Värmeböljans svar från arktiska växtplanktonsamhällen drivs av kombinerade effekter av uppvärmning och avkylning, vetenskapliga framsteg (2024). DOI:10.1126/sciadv.adl5904. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adl5904
Journalinformation: Vetenskapens framsteg
Tillhandahålls av Alfred Wegener Institute
