Växtplanktonblomningar som utgör basen i det marina näringsnätet expanderar norrut till isfria vatten där de aldrig har setts förut, enligt ny forskning.

En ny studie baserad på satellitbilder av havsfärger avslöjar växtplanktonvårblomningar i Ishavet, som tidigare inte fanns, expanderar norrut med en hastighet av 1 latitud per decennium. Även om det blommar, eller stora explosioner av växtplankton, inte tidigare förekommit i detta område, växtplankton fanns i Arktis centrala bassäng med låg biomassa. Studien fann också den primära produktiviteten hos växtplankton, eller den hastighet med vilken växtplankton omvandlar solljus till kemisk energi, ökar under vårblomningen.

Nedgången i arktisk havsis under de senaste decennierna har gjort plats för områden med öppet vatten där växtplankton kan frodas, driver deras expansion norrut, enligt studiens författare. Forskarna är osäkra på vilken effekt denna expansion kommer att ha på näringsväven, men resultaten tyder på att nedgången i istäcket påverkar marina ekosystem på oförutsedda sätt.

Om havsisen fortsätter att minska, det kan driva växtplanktonvårblomningar längre norrut och öka primärproduktiviteten ännu mer. Dessa förändringar kan påverka Ishavets öde som en kolkälla eller en kolsänka, enligt studien.

"Om ispacken försvinner helt på sommaren, det kommer att få konsekvenser för växtplanktonvårblomningen, sa Sophie Renaut, en Ph.D. student vid Laval University i Quebec City, Kanada, och huvudförfattare till den nya studien i Geofysiska forskningsbrev , en tidskrift från American Geophysical Union. "Vi kan inte exakt förutse hur det kommer att utvecklas, men vi är ganska säkra på att det kommer att få drastiska konsekvenser för hela ekosystemet. "

Växtplankton i ekosystemet

Växtplankton är mikroskopiska organismer som lever i vatten, konsumerar koldioxid och frigör syre genom fotosyntes. I denna process, de omvandlar solljus till kemisk energi. Växtplankton utgör basen i det marina näringsnätet, indirekt matar allt från små fiskar till flertonsvalar.

Växtplanktontillväxt beror på tillgången på koldioxid, solljus, näringsämnen, vattentemperatur och salthalt, vattendjup och betande djur, enligt NASA Earth Observatory. När förhållandena är idealiska, växtplankton befolkningstillväxt kan explodera, eller blomma. Även om en blomning kan pågå i flera veckor, livslängden för ett enskilt växtplankton är sällan mer än några dagar.

Växtplankton i Arktiska havet blommar vanligtvis varje vår. Förr, växtplanktonblomningar har praktiskt taget saknats från de högsta arktiska breddgraderna, eftersom dessa områden vanligtvis är täckta av havsis. Under de senaste decennierna har havsisen minskat, bryts upp tidigare på våren eller inte bildas alls i vissa områden i Arktis.

I den nya studien, Renaut och hennes kollegor ville se om den senaste tidens minskning av havsisen har haft någon effekt på vårens växtplanktonblommor. De använde satellitobservationer av havsfärg - som ger uppskattningar av växtplanktonbiomassa och primär produktivitet - för att spåra förändringar av blommorna varje vår från 2003 till 2013.

De fann att vårblomningarna expanderar längre norrut och ökar i primärproduktivitet. Under vår- och sommarmånaderna, nettoprimärproduktiviteten i Norra ishavet ökade med 31 procent mellan 2003 och 2013, enligt studien. Forskarna fann också att dessa blommar i Barents- och Karahavet, norr om Ryssland, expanderar norrut med en hastighet av 1 latitud per decennium.

Oväntade effekter av havsisens nedgång

Havsissmältning som inträffar tidigare under säsongen skapar större öppna vattenområden som fungerar som inkubatorer för växtplanktontillväxt och förlänger växtsäsongen, enligt Renaut.

Författarna misstänker att vårblommor en dag kan sträcka sig in i Arktis centrala bassäng, som omfattar nästan allt norr om 80 graders latitud. Primär produktivitet, fastän, skulle sannolikt förbli låg på grund av brist på näringsämnen. Mindre istäcke betyder att vårblomningar och underisblomningar kan behöva konkurrera om ljus och näringsämnen, vilket förändrar flödet av det marina ekosystemet. Resultaten tyder på en stor förändring i denna region, som aldrig varit fri från istäcke.

"Polarområdena - södra oceanen och ishavet - de är verkligen viktiga eftersom de spelar en avgörande roll för att reglera det globala klimatet, " sa Renaut. "Om havsisen försvinner helt på sommaren i Ishavet, vilket är vad vi förväntar oss under några decennier, det kommer att ha en inverkan på ekosystemet men också sannolikt på klimatet."

Patricia Yager, professor i marina vetenskaper vid University of Georgia som inte var involverad i den nya studien, sade att den tidigare algblomningen de observerade i vissa områden skulle kunna ha betydande effekter om djuren ännu inte är redo att beta på växtplanktonet.

"En sådan obalans i tid kan orsaka stora förändringar i det arktiska näringsnätet, påverkar inte bara de lokala djuren och människorna som bor där, men också den globala befolkningen av flyttande djur som är beroende av dessa arktiska resurser, "Sa Yager." Det som händer i Arktis stannar inte kvar i Arktis. "

Cecile Rousseaux, en forskare vid Universities Space Research Association, som inte var involverad i den nya studien, sade studien främjar forskningen inom detta område genom att undersöka enskilda regioner i Arktis för växtplanktonproduktivitet, och representerar bevis på de effekter som minskat istäcke har på det biokemiska kretsloppet i Ishavet. Dock, Rousseaux noterade att studien har begränsningar.

"Det är också viktigt att komma ihåg att vi för närvarande är begränsade av mängden tillgänglig data för att studera dessa förändringar, " Sa Rousseaux. "Längre tidsserier av satellitdata kommer att tillåta oss att bekräfta om dessa trender i växtplanktonproduktivitet kvarstår eller inte."