Tilbake til søkeresultatene

POLARPROG-Polarforskningsprogram

Processes and Players in Arctic Marine Pelagic Food Webs - Biogeochemistry, Environment and Climate Change

Alternativ tittel: null

Tildelt: kr 22,8 mill.

Prosjektnummer:

225956

Søknadstype:

Prosjektperiode:

2013 - 2018

Midlene er mottatt fra:

Geografi:

Mikroorganismene i havet, dvs fytoplankton alger, protozoer, bakterier, arker og virus, er små, men de er veldig mange og vokser fort og har derfor stor betydning i økosystemet. De produserer all maten til større dyr og fisk, bryter ned forurensning, og regulerer havets opptak av klimagassen CO2. Skal vi forstå hva som påvirker disse prosessene må vi forstå hvordan det mikrobielle næringsnettet er bygd opp og hvordan det fungerer. Gjennom fem forskningstokt nord og vest for Svalbard, et feltarbeid på Grønland, og et større felteksperiment på Svalbard har vi jobbet for å nå våre primære målsetninger; å gi en bedre beskrivelse av det mikrobielle samfunnet og de mikrobielle prosessene i Arktis samt bidra med data til bedre økosystem- og klima-modeller. Elektronmikroskopiske undersøkelser av algesamfunnet åpenbarte flere arter som ikke har blitt funnet i Arktis tidligere og vi har også beskrevet en helt ny art - Papposphaera heldalii. De molekylærbiologiske analysene har avslørt mange detaljer om algesamfunnets sammensetting og vi har isolert 15 ulike mikroalger som er deponert i den internasjonale kultursamlingen i Roscoff (www.roscoff-culture-collection.org). Det vil ta tid å analysere alle prøvene, men vi kan allerede slå fast, noe overraskende, at biodiversiteten er større i det mørke dyphavet og om vinteren enn hva tilfellet er nærmere overflaten i den lyse årstiden når det er mere alger. En annen overraskelse var at blågrønnbakterien Synechococcus finnes så langt nord som 82.5 grader. Denne fototrofe bakterien, som globalt sett er en viktig primærprodusent, vokste til og med i mørket om vinteren og fantes i større mengder enn de minste algene som vanligvis dominerer i Arktis. Dette kan tolkes som en «atlantifisering» av våre nordligste farvann lik den en nordlig forflytning av blåskjell, makrell og atlanterhavstorsk vitner om. Sammensetningen av arke-, bakterie- og virus-samfunnene undersøkte vi ved å sekvensere arvestoffet deres. I områdene rundt Svalbard fant vi store forekomster av en gruppe kalt Thaumarchaeota. De er autotrofe primærprodusenter (som alger), men lever av å oksidere ammonium. Gruppen viste seg å ha en utpreget sesongvariasjon med høyest konsentrasjonene i dypet om sommeren og i de øvre vannlagene om vinteren. Bakteriesamfunnets sammensetning synes i stor grad å være drevet av lys. Samfunnene vi fant på dypvann der det er evig mørke, var relativt like hele året, noe som også gjelder de vi fant nær overflaten i den lyse sommeren. Virus- antall og diversitet varierte også gjennom året, og stikk i strid med egne forventninger fant vi størst diversitet og flest virus i forhold til antall verter (bakterier og alger) i vintersesongen. Dette tyder på at virusinfeksjoner må være vel så viktige om vinteren i mørket når der er liten aktivitet og få vertsorganismer som i den høyproduktive om våren og sommeren. Det er mer oppløst organisk materiale (DOM) i Arktis enn i andre havområder, men tilgangen på organisk materiale begrenser likevel bakterieveksten. Mye DOM tilføres havet ved avrenning fra land, men våre resultater viste at beiting på bakterier også er en viktig kilde til DOM in situ. Feltarbeidet på Grønland åpenbarte i tillegg at DOM som kommer fra land er relativt lett nedbrytbart sammenlignet med det som finnes i sjøen, mens marint DOM gir høyere bakterievekst. Årsaken synes å være at bakterier som har spesialisert seg på å bryte ned det materialet som dannes in situ dominerte (for eks.Glaciecola og SAR92). I Arktis er koblingen mellom de ulike trofiske nivåene i næringskjeden tette på grunn av de store sesongvariasjonene. For å studere denne koblingen grundigere, gjorde vi et næringskjedeeksperiment på Svalbard. Vi studerte hvordan dyreplankton som spiser alger også påvirker bakteriesamfunnets aktivitet, og fant at nettoeffekten på omsetting av karbon og næringssalter var liten fordi forandring i beitetrykk førte til at bakteriesamfunnets sammensetning, og dermed dets egenskaper, endret seg. Dette kan bety at de forandringene i lysforhold, DOM tilførsel og zooplankton vi forventer som følge av klimaendringene, har en mindre effekt på den mikrobielle delen av næringskjeden enn det vi har sett for oss. Forsøket viste imidlertid også hvordan havforsuring kan oppstå gjennom samspillet mellom det mikrobielle samfunnet og økt tilførsel av organiske materiale. I løpet av prosjektperioden innhentet vi de nordligste vintermålinger av marine karbonatsystem-parametere som noen gang er målt i den eurasiske delen av polhavet. Slike data har også stor betydning for vår forståelse av både havforsuring og hav-modeller. Noen av resultatene våre har vi allerede presentert på konferanser og i vitenskapelige artikler. Toktvirksomheten ble i tillegg formidlet gjennom Facebook, blogging og YouTube, og feltforsøket på Svalbard dannet grunnlaget for en dokumentar som ble vist i Schrødinger Katt på NRK. Resultatene har også blitt presentert i en Innsikts-artikkel i Aftenposten og i boka «At the Edge».

The interaction between the biosphere, the atmosphere and the hydrosphere is mediated by microorganisms being the main drivers of biogeochemical cycles in the ocean and the main producers and consumers of inorganic nutrients, organic carbon and CO2. The M icroPolar [µP] project focuses on marine microbial food webs and biogeochemical cycles in the Arctic Ocean and will provide a better description and understanding of the organisms, the processes, and the feedback mechanisms that shape this interaction. Th e most critical R&D challenges posed by environmental change in the Arctic Ocean concerns the role of microorganisms; "Who are they?", "What are they doing?", "How do they interact?" and "How do they respond to the current climate change?". A project appr oaching these questions calls for interdisciplinary collaboration. State of the art analytical techniques and metagenomics will be used to describe the microbial community and to quantify carbon flow in Arctic microbial food webs during a full annual cyc le. Sensitivity experiments with biogeochemical process studies in mesocosms will be used to inform on the key importance of biogeochemical feedbacks to climate change and rising CO2. The project partners cover a range of disciplines including microbial e cology, climate research, biogeochemistry, marine chemistry, metagenomics and ocean modeling, which all are required to conduct the research and to integrate the results in an Earth system science and environmental management perspective. MicroPolar [µP] will generate a unique dataset, with a potential bioprospecting spin-off. It will improve Earth system models and climate projections, and contribute to the conception needed for a knowledge based management of natural resources and industrial activity in the polar regions.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

POLARPROG-Polarforskningsprogram