Havforsuring i Arktis

Havforsuringens effekt på planteplankton og primærproduksjonen har vært et av fokusområdene for forskningen på havforsuring. Inorganisk karbon er en essensiell byggestein for fotosyntesen, og det har vært forventet at økningen i CO₂ kan øke primærproduksjonen.

For makroalger kan man se denne effekten, men det er ikke noe konsistent mønster i utviklingen for planteplankton i Arktis. Årsaken til dette kan være et meget effektivt system for å ta opp karbon hos mange planteplanktonarter, og man ser ulike responser hos ulike arter, grupper og til og med innad i samme art. Det er vanskelig å studere effektene av havforsuring alene på arter, da det er en rekke påvirkningsfaktorer som virker sammen og vanskelig lar seg isolere i studier.

De fleste kalsifiserende artene ser ut til å få en reduksjon i kalsifiseringsraten ved lavere pH, men nyere studier viser også at en lang rekke marine planteplanktonarter er motstandsdyktige mot surere hav.

I Arktis er store hoppekreps viktige arter i økosystemet – i atlantisk sektor av Arktis spesielt de tre calanusartene C. finmarchicus (Rauåte), C. hyperboreus (Feitåte), og C. glacialis (Ishavsåte) men også den mindre Pseudocalanus sp. Disse er nøkkelarter som utgjør 80–90 % av den totale dyreplanktonbiomassen. De lever av planteplankton og er en avgjørende næringskilde for en rekke dyr – flere arter av fisk, hvaler og sjøfugl.

Det er gjort flere studier på hoppekreps, men et fåtall av dem har vurdert effekter over flere generasjoner. Det kan synes som at havforsuring ikke har noen negativ effekt på Calanus-artene. De mindre Pseudocalanus-arter ser ut til å være følsomme for havforsuring, men de er til en viss grad tilpasningsdyktige slik at de negative effektene avtar ved eksponering til surere vann over flere generasjoner. Studier av en arts tilpasningskapasitet til nye fysiske forhold er viktig for å ikke overestimere effektene av havforsuring. Ved ekstremt høye nivåer av CO₂ er det funnet negative effekter på C. finmarchicus, mens det ikke er bevist negative effekter på arktiske kopepoder av de nivåer som er forventet de neste to århundrene.

Vingesnegl (pteropoder) er en gruppe bløtdyr (mollusker) som svømmer i vannet ved hjelp av omdannede bein. De er næringsgrunnlag for predatorarter slik som sild, laks, hvaler og sjøfugl. Vingesneglen Limacina helicina har vært mye studert på grunn av dens økologiske funksjon som næringskilde for mange organismer, og fordi den har et kalkskall av aragonitt som er utsatt for nedbrytning ved redusert pH. Flere steder i verden er det allerede registrert skader på vingesnegler på grunn av havvann som er undermettet på kalsiumkarbonat, mens andre studier viser at de er i stand til å vedlikeholde sitt skall i undermettet vann, men at de bruker mye energi på dette, slik at det har en negativ effekt likevel.

Det er ikke forventet direkte effekter på sjøfugler og marine pattedyr av havforsuringen. Effektene på disse kan likevel komme indirekte, gjennom endringer næringsnettet og dermed deres byttedyr. Spesielt er pattedyr og fugler som er avhengige av kalkskalldannende arter utsatt for slike effekter, og må bytte til andre byttedyrarter om det blir en nedgang i tilgjengeligheten av dem.

Effektene på et økosystem er ikke mulig å hente ut fra summen av de effekter ulike studier har vist. Arctic Monitoring And Assessment Programme (AMAP) har vist til at arktiske marine økosystemer er sårbare for havforsuring, men at de konkrete effektene er ukjente. Havforsuring er heller ikke den eneste endringen økosystemene møter – og de kombinerte effektene av et varmere klima, mer ferskvann fra elver, mindre havis, miljøgifter og havforsuring er ikke mulig å overskue.

Arktiske næringskjeder er relativt enkle og er dermed utsatt for påvirkninger. Sammenliknet med økosystemer som ligger nærmere ekvator, er det få nøkkelarter på hvert trofisk nivå. Dette medfører at dersom en byttedyrart nærmest bli utryddet eller forflytter seg til andre områder på grunn av havforsuring, er alternativene få dersom ikke nye byttedyrarter trekker inn i området. Predatorer må bytte til andre næringskilder eller trekke til andre områder. Kontrollerte forsøk viser også komplekse responser, hvor det er stor variasjon innenfor samme art i hvordan de responderer. Naturlig seleksjon av de individer som tåler havforsuring bedre kan da bli en konsekvens, med fare for at andre egenskaper i mindre grad føres videre til neste generasjon.

Det er et stort behov for flere studier på økosystemeffektene av havforsuring, både enklere predator–byttedyr-studier og mer komplekse økosystem-responser.

Koraller har skall av aragonitt, og danner større og mindre rev som er viktige habitater for mange andre arter. Det er påvist begrenset påvirkning på den mest kjente kaldtvannskorallen Lophelia, spesielt hvis andre fysiske og biologiske forhold er bra. Lophelia danner store rev i dyphavet utenfor Norges kyst, og disse revene danner viktige habitater for mange dyphavsdyr. Eldre Lopheliaskjeletter og døde koraller forventes å løses gradvis opp i dersom vannmassene har lav pH. Effekter på tidlige livsstadier av Lophelia og på andre arter er ukjente. Det er heller ikke detaljerte kunnskaper om de økologiske effektene av potensiell reduksjon i bunnhabitatene korallene danner.

Effekter på skjell, muslinger, pigghuder, krepsdyr og en rekke andre kalsifiserende bunndyr vil ha vidtrekkende effekter i de arktiske næringskjedene. Slike arter forventes å respondere negativt på havforsuring. For sjøstjerner er det hovedsakelig dokumentert negative effekter av havforsuring, mens det for noen arter i noen studier ikke er vist noen effekt. De ulike artene er sårbare på ulike livsstadier, for eksempel er noen arter spesielt sårbare under kalsifisering på larvestadiet.

Effektene på mange ikke-kalsifiserende organismer er ukjente. Generelt har både ungfisk og voksen fisk kapasitet og fleksibilitet i deres syre–base-reguleringssystemer til å handtere den forventede endringen i pH gjennom dette århundret. Fiskeegg og tidlige fiskelarvestadier har derimot dårligere utviklede systemer for å handtere endringer i CO₂-nivåer i vannet. Det er få studier som kan danne grunnlag for å si noe helt handfast om de fullstendig effektene, siden laboratoriestudier over flere utviklingsstadier, for ikke å snakke om flere generasjoner, er nesten ikke-eksisterende.

Kunnskapen om effekter på fisk stammer nesten utelukkende fra ikke-arktiske arter, med unntak av de kommersielle artene atlantisk torsk (Gadus morhua) og stillehavstorsk (Theragra calcogramma) hvor det er gjort noen studier. På disse artene er det funnet utviklingsavvik på tidlige livsstadier, mens ungfisk og voksen fisk synes å handtere økte CO₂-nivåer godt. Studiene er utført på sørlige populasjoner av disse artene, slik at man ikke nødvendigvis kan overføre kunnskapen til de populasjonene som lever i arktiske strøk. Det er mulig at tilpasninger hos arktiske populasjoner til et annet klima og andre habitater øker sensitiviteten til havforsuring, eller at deres fysiologiske evne til å tilpasse seg økte CO₂-nivåer kan begrenses av lave vanntemperaturer som begrenser de fysiske prosessene i fisken.

Polartorsk (Boreogadus saida) er en sirkumpolar nøkkelart. Arten står alene for 75 % av den energien som transporteres fra dyreplankton opp til vertebrate predatorer som sjøfugl, seler, hvaler og isbjørn. Kalanoide kopepoder er hovednæringen til polartorsk, og det er ikke forventet en negativ effekt av havforsuring på polartorsken gjennom byttedyrtilgang.