Tenk deg at du ligger ned på bakken i en skog en solfylt vårdag og ser oppover til tretoppene. Varme solstråler som faller gjennom grenene, varmer opp ansiktet ditt og fuglene kvitrer i det fjerne. Tenk deg at alle trestammer, grener og kvister er borte og det er bare bladene som flyter høyt over deg.
Forskere blogger direkte fra vårens tokt i Polhavet i regi av Arven etter Nansen. Les tidligere blogger her (forskning.no).
Du har nå kommet inn i en verden av mikroalger som bor i den solbelyste overflaten av havene våre. Disse encellede plantene er en motor i havet og utgjør inntil 50 prosent av den globale primærproduksjonen. Vi tar dem like gitt som oksygenet de produserer, men uten dem ville havet være et ganske øde sted.
Som på land, er våren tiden for vekst og blomstring, og det tverrfaglige teamet av forskere samlet ombord FF «Kronprins Haakon» er rustet til å studere oppvåkning av det marine økosystemet i den nordlige delen av Barentshavet.
Philipp Assmy fra Norsk Polarinstitutt er toktleder sammen med Martin Ludvigsen fra NTNU, her forteller han om vårtoktet før deltakerne gikk om bord i skipet om fraktet dem til Barentshavet:
Været blander havet som en miksmaster
Da vi ankom den første forskningsstasjonen, raset det kuling opp til storm og blandet vannsøylen og suspenderte alger (planteplankton) nesten hele veien ned til havbunnen. Overraskende nok målte vi forhøyede klorofyllkonsentrasjoner (grønt pigment karakteristisk for alle fotosyntetiske organismer) ned til 250 meters dybde.
Det mest sannsynlige scenariet er at vårblomstringen hadde startet på overflaten og deretter ble dypt blandet under stormen. Selv om blomstringen er utvannet av stormen, kvalifiserer den absolutt som en omfattende blomstring hvis den er integrert over 250 meter i vannsøylen.
Blomstringen er dominert av kiselalger. Disse enkeltcellene algene, som er innkapslet i et glasshus, kommer i mange former og danner noen ganger lange kjeder. De er de viktigste hovedprodusentene i havet og utgjør hvert femte pust av oksygen vi puster. De dominerende kiselarter som vi identifiserte under mikroskopet, var typiske for vårblomstringen og dannet veldig lange kjeder av celler, noe som indikerer gode vekstforhold. Når vi reiser nordover inn i den marginale issonen, ser vi at tilstanden endres – mindre bølger på grunn av isen, og en sterkere lagdelt struktur av vannsøylen. Vannet er nå under null grader celsius helt ned til havbunnen.
Natalie Summers filtrerer vann for pigmentanalyse (til venstre) og bruker PhytoPam til å måle fotosyntetiske parametere for planteplankton (til høyre). Foto: Maja Hatlebakk / NTNU
Natalie Summers er stipendiat ved NTNU i Trondheim og studerer mikroalge-dynamikk både i vannsøylen og under isen. Hun er interessert i dynamikken algene har i forhold til lys. For sin forskning bruker hun et Pulse Amplitude Fluorometer (PhytoPam) for å måle de fotosyntetiske parametere i levende celler. Dette kombineres med en pigmentanalyse ved bruk av High Performance Liquid Chromatography (HPLC). Pigmenter brukes av alger under fotosyntese for å fange energi fra lys og overføre denne energien til reaksjonssentret i cellen. Andre pigmenter beskytter cellene mot for mye lys.
Ved å samle havvann, alger og dyr kan forskerne på FF «Kronprins Haakon» ta svært nøyaktige målinger av bestanddelene og innbyggerne i havet. Imidlertid utgjør disse målingene øyeblikksbilder.
Hva om havet var annerledes noen hundre meter eller en kilometer unna? Gitt at de fleste målingene er svært tidkrevende, er det ikke et alternativ å samle prøver overalt i havet. Så hva gjør vi da?
I dette prosjektet bruker vi satellitter og robotikk i kombinasjon med forskningen ombord på «Kronprins Haakon». Ved å analysere fargen på havet kan vi si noe om innholdet av klorofyll, da det har særegne lysabsorbering og refleksjonsspektre som kan sees av satellitter fra verdensrommet som dekker veldig store områder samtidig. Dessverre vil disse observasjonene bare dekke overflateforholdene, og som vi har sett på dette toktet, kan den vertikale fordelingen av planteplankton variere veldig mye.
Vi sende ut et ubemannet overflatefartøy (USV) og et autonomt undervannsfartøy (AUV) for å måle både lyset som kommer inn fra himmelen og tilstedeværelsen av klorofyll i vannet siden klorofyllen er en indikator for både fotosyntese og tilstedeværelse og konsentrasjon av planteplankton.
Jens Einar Bremnes har programmert et ubemannet overflatefartøy for bruk under toktet. Foto: NTNU
Jens Einar Bremnes jobber med autonome systemer og risikovurderinger og er stipendiat ved AMOS-senteret ved NTNU og samarbeider med Arven etter Nansen-prosjektet om løsninger for sikre autonome løsninger for arktiske applikasjoner. I hans arbeid vil metoder for risikokvantifiseringer bli brukt input for planleggings- og beslutningsrutiner knyttet til underis-operasjoner. For dette toktet har han programmert USVen og vil sette ut en undervanns farkost for å måle lysforholdene også under isen.
En fugl sjekker ut overflatefartøyet. Foto: Martin Ludvigsen / NTNU
Se den store sammenhengen
Et undervannsfartøy (AUV) dykket på forskjellige dybder for å overvåke havet, mens et overflatefartøy (USV) gjennomførte et oppdrag som målte overflateforholdene. Fordi disse verdiene er forskjellige på forskjellige steder og forskjellige dybder, gir dataene som samles inn av disse robotene oss et kart over hvordan havet ser ut: hvor det er varmt vann, hvor det er saltvann, hvor det er mye lys og gode forhold for marint liv.
Så kan det virkelige arbeidet begynne: Koble sammen bildene, slik at vi lærer mer om havet som tar opp 71 prosent av planeten vår. Det tverrfaglige aspektet av dette toktet skaper store muligheter for tverrfaglig arbeid. For eksempel vil vi kombinere data samlet inn fra den autonome undervannsfarkosten og den ubemannede overflatefarkosten med data og analyser laget i laboratoriene inne i forskningsfartøyet. Ved å sette datasett fra forskjellige disipliner sammen, kan vi få et bedre og sammensatt bilde av livet i Barentshavet.
Ulike kjedeformende kiselarter som er typiske for vårblomstringen under mikroskopet. Foto: Snorre Flo / UNIS
