Ny forskning visar att alger växer på Grönlands inlandsis, jordens näst största inlandsis, avsevärt minska ytreflektionsförmågan hos inlandsisens område och bidra mer till dess smältning än damm eller svart kol. De nya rönen kan påverka forskarnas förståelse av istäckets smältning och prognoser om framtida havsnivåhöjning, enligt studiens författare.

Glaciologer har länge känt att material som mineraldamm och svart kol kan göra ytan på stora inlandsisar mörkare. Forskare studerar dessa föroreningar eftersom de minskar arkets albedo, eller i vilken utsträckning den reflekterar ljus, vilket ökar issmältningen och påverkar prognoser om havsnivåhöjning. Men få studier hade undersökt algcellers mörkare effekt, som naturligt växer på inlandsisen.

Den nya studien bedömde kvantitativt hur ytisalger bidrar till att inlandsisen mörknar, och fann att algerna minskade inlandsisens albedo betydligt mer än icke-algmaterial, som mineralpartiklar och svart kol. Algmörkning är ansvarig för 5 till 10 procent av den totala inlandsisen varje sommar, enligt den nya forskningen publicerad i Geofysiska forskningsbrev , en tidskrift från American Geophysical Union.

Fynden skärper hur glaciologer tänker på smältning av inlandsisar och hur is reflekterar ljus, enligt Marek Stibal, en kryosfärekolog vid Charles University i Prag, Tjeckien och en av huvudförfattarna till den nya studien. Ett värmande klimat kan också öka algtillväxten i framtiden, potentiellt öka algers inflytande på inlandsisens smältning, han sa.

"Den nya aspekten av vår studie är att vi upptäcker att biologiska processer spelar en viktig roll i inlandsisens beteende, ", sade Stibal. "Glaciologer tittar vanligtvis bara på oorganiska material när de studerar ljusreflektans och issmältning eftersom biologiska processer ofta är för komplicerade att fånga. Men vi finner att organismer kan ha en storskalig effekt på ett system som tidigare studerats i ett abiotiskt sammanhang."

Studerar alger i fält

Tidigare studier antydde att föroreningar som svart kol och damm driver smältning av bar is på den nedre delen av inlandsisen. Föroreningar gör ytan på arket mörkare, minska sin albedo och låta den absorbera mer ljus. Den ökade absorptionen av solstrålning höjer temperaturen på inlandsisen och påskyndar smältningsprocessen.

Absorption av solljus är ansvarig för det mesta av issmältningen på Grönland, enligt Jason Box, en klimatolog vid The Geological Survey of Denmark and Greenland och den andra huvudförfattaren till den nya studien.

Mikrober som algceller koloniserar isen och kan ackumuleras med tiden med tillräckligt med solljus, vatten och näringsämnen. Ytisalger producerar mörka pigment för att skydda sig mot högintensiv strålning, ytterligare mörkare arkytan, sa Stibal.

Författarna till den nya studien begav sig in på Grönlands inlandsis sommaren 2014 för att kvantifiera algernas bidrag till mörkningseffekten. Flera medlemmar i deras team slog läger vid en studieplats i den sydvästra delen av inlandsisen i 56 dagar medan de samlade in data om arkets reflektionsförmåga och algpopulation.

Stibal och hans kollegor använde bärbara spektrometrar och albedometrar för att mäta reflektionsspektrumet för den kala isytan varje dag. De samlade också in prover av ytis och använde ett fältmikroskop för att karakterisera algerna och räkna antalet algceller i varje prov. De analyserade sambandet mellan tillväxten av alger och mängden ljus som reflekteras av inlandsisens yta.

Författarna fann att inlandsisen reflekterade betydligt mindre ljus när algpopulationen växte. De beräknade att algtillväxt stod för cirka 70 procent av variationen i ljusreflektansdata, vilket gör det till den dominerande bidragsgivaren till fenomenet. Resten av variationen berodde på regn och hur lång tid som gått, och icke-algföroreningar var inte signifikanta i deras analys.

Den nya studien uppskattade inte hur mycket mer is som skulle kunna smälta i framtiden på grund av algförmörkning. Men resultaten kan lägga grunden för att ta fram mer exakta prognoser av scenarier för höjning av havsnivån på grund av smältande is från Grönland och andra inlandsisar, sa Stibal. Alger växer på andra isytor i områden som Himalaya, där de bor på vattenproducerande glaciärer.

Han tror också att ett värmande klimat kan vara en välsignelse för algpopulationer, potentiellt öka deras mörknande inflytande.

"När klimatet värms upp, området som algerna kan växa i kommer att expandera, så att de kommer att kolonisera mer av inlandsisen, " sade han. "Dessutom, växtsäsongen kommer att förlängas, så algernas bidrag till issmältningen kommer förmodligen att öka med tiden."

Nozomu Takeuchi, professor i geovetenskap vid Chiba University i Japan, sa att den nya forskningen belyser vikten av att redogöra för biologiska processer i kryosfären, och tror att studien kommer att ha en inverkan på glaciologisk forskning av Grönlands inlandsis.

"Den stora implikationen av deras fynd är att inlandsisen inte är ett enkelt abiotiskt system av snö och is, utan snarare ett ekosystem, ", sade han. "Att förstå denna biologiska process mer kvantitativt kan inducera ett nytt perspektiv på andra klimatcykler på jorden, såsom glacial-interglaciala cykler."