Små fotosyntetiska marina alger är en nyckelkomponent i det arktiska marina ekosystemet, men deras roll för Ishavets ekologi har underskattats i årtionden. Det är slutsatsen av ett team av forskare som syntetiserade mer än ett halvt sekel av forskning om händelsen, storleken och sammansättningen av växtplanktonblomningar under arktisk havsis. Resultaten publicerades i ett specialnummer av Frontiers in Marine Science ägnas åt forskning om ishavet.

Växtplankton är fritt flytande mikroskopiska organismer, de flesta är encelliga alger. Som landväxter, de använder fotosyntes för att omvandla ljus till kemisk energi genom att konsumera koldioxid (CO ₂ ) och näringsämnen i vattnet. Växtplankton är grunden för den marina näringsväven och spelar en viktig roll i kolets kretslopp genom att absorbera CO ₂ från atmosfären.

Tills för ungefär ett decennium sedan, de flesta forskare antog att växtplankton förblev i ett slags stasis under hela vintern och våren tills havsisen bröts upp. Nu finns det en växande mängd bevis som tyder på underisblomningar (UIB) av växtplankton, som en plötslig vårblomning i en trädgård, kan förekomma i svagt ljus under havsis.

"Det fanns ett långvarigt antagande att det som hände under havsisen i vattenpelaren nästan var "på paus" under polarnatten och före säsongsbetonad havsis reträtt, vilket tydligen inte är fallet, " sa huvudförfattaren Dr Mathieu Ardyna, en postdoktorand Marie Sklodowska-Curie-stipendiat vid Stanford University.

Avslöjandet innebär att växtplanktonproduktionen i vissa regioner i Norra Ishavet kan vara en storleksordning större än vad som ursprungligen förutspåddes. Det är viktigt för klimatmodellerare som vill veta hur mycket kol från atmosfären som absorberas av dessa alger.

Få platser på jorden förändras så snabbt som Arktis på grund av klimatförändringarna. Under de senaste 30 åren, Arktis har värmts upp med ungefär dubbelt så hög hastighet som det globala genomsnittet. Ett av de mest synliga tecknen på den förändringen har varit nedgången av havsisen som flyter på havsytan, med årets istäcke som krymper till den näst lägsta omfattningen någonsin.

Det är ingen överraskning att det tunnade istäcket har möjliggjort växtplankton, som kräver ljus för fotosyntes, att blomstra. Det som var överraskande för Ardyna och hans kollegor är att fenomenet UIB inträffade långt innan klimatförändringarna påverkade arktisk havsis.

"Att gräva fram forskning som inträffade från 50-talet och tidigare visar att blomningar, om än inte särskilt stor, förekom under tjock is i centrala Arktis, " förklarade han. "Jag tror att detta faktum överraskade många av oss, som modeller hade föreslagit att detta inte var fallet."

De historiska observationerna inkluderade ett par studier under det internationella geofysiska året, en global kampanj som inledde den moderna vetenskapliga eran. Författarna noterade, "Slutresultatet av detta arbete var inget mindre än en otrolig första glimt av UIBs som inträffade i centrala Arktis."

Uppsatsen fortsätter med att beskriva variationen mellan UIB-händelser över Ishavet när det gäller förekomst, magnitud, och till och med vilken typ av organismer som finns. En del av dessa fynd är baserade på vetenskapliga program och expeditioner dedikerade till att studera UIB specifikt. I många fall, observationer förlitade sig på autonoma flottörer, robotsegelflygplan och till och med fjärrstyrda fordon som kan simma under havsisen.

Ardyna sa att ytterligare observationer för att mata nya datormodeller kommer att vara nyckeln till att mer exakt förutsäga hur den arktiska kolcykeln kommer att förändras i framtiden.

"Så många frågor förblir obesvarade om denna kritiska period på våren, för många arktiska arter, för sin mat eller sin livscykel, " sa han. "Med tanke på Arktis avlägset läge, ett sätt kommer definitivt att vara att utveckla fler och bättre autonoma plattformar för att ge oss värdefull information."