Hoppa direkt till innehållet
printicon
Huvudmenyn dold.
Publicerad: 20 jun, 2018

Växtplankton styrs av kol från land

NYHET EcoChangeforskaren Joanna Paczkowska har fokuserat på basen i födoväven, för att lista ut hur klimatförändringarna kommer att påverka ekosystemet längs en nord-sydlig gradient i Östersjön. Hon har visat på att kolföreningar som härrör från land har en stor betydelse för växtplanktonsamhällenas struktur och funktion. Resultaten är i hög grad relevanta för förvaltningen av framtidens Östersjö.

Vårblomning av växtplankton. Marina växtplankton står för hälften av jordklotets primärproduktion. Foto: Siv Huseby/UMF.

Vad tänker du på när du hör uttrycket födoväv? Kanske att växter äts av små djur, som i sin tur äts av större djur, vilka äts av de största rovdjuren. Den marina födoväven är betydligt mer komplicerad än så, speciellt de lägsta nivåerna där energi, kol och näring byggs in i födoväven. I Östersjön finns stora skillnader i de lägsta nivåerna av födoväven mellan nordliga och sydliga delar. Klimatförändringarna kommer därför att få olika effekt på ekosystemet i Bottenviken jämfört med Egentliga Östersjön. Joanna Paczkowska vid Umeå universitet har studerat olika delar av födoväven, för att lista ut hur Östersjön kommer att reagera på klimatförändringar. Hon har nu med framgång försvarat sin doktorsavhandling.

Nord-sydlig gradient

Joanna Paczkowska (till vänster) med sina kollegor Owen Rowe och Daniela Figueroa vid en provtagning i Rånefjärden i nordligaste Östersjön. Foto: Mikael Molin/UMF.

För att ta reda på vad som kontrollerar växtplanktonens produktion, storleksstruktur och näringsstrategi utförde Joanna fältstudier och storskaliga experiment. Hon deltog även i en översiktlig studie kring vad klimatförändringarna kan komma att skapa för behov för havsmiljöförvaltningen. I en gradientstudie ingick fjorton provtagningsstationer i Östersjön, från norr till söder. Dessutom undersöktes tre estuarier; Rånefjärden i Bottenviken, Örefjärden i Bottenhavet och Emåns mynningsområde i Egentliga Östersjön.

Viktiga primärproducenter

Växtplankton har en extremt viktig roll i havsvatten. De är autotrofer, vilket betyder att de kan producera organiskt material från koldioxid i atmosfären och solljus, det vill säga fotosyntes. Denna funktion, som också kallas primärproduktion, är det dominerande sättet att bygga in nytt kol och ny energi i ekosystemet. Marina växtplankton står för hälften av jordklotets primärproduktion. Växtplanktonen styrs av många olika faktorer, där näring, ljus och temperatur är de viktigaste.

Bakterier som lever på myrmark

En ingående studie av ekosystemet avslöjar ytterligare viktiga aktörer i den marina födoväven – bakterier. Bakterierna är heterotrofa, vilket innebär att de är oförmögna att utföra fotosyntes. Istället måste de förlita sig på primärproducenter för att få tillgång till organiska kolföreningar. Bakterierna kan nyttja lättillgängliga organiska kolföreningar som läckt ut i vattnet från växtplankton. Älvvatten och annat vatten som runnit ut i havet från land innehåller stora mängder löst organiskt material, speciellt då vattnet härrör från myrmark. Dessa kolföreningar är inte lika lättillgängliga för bakterierna som läckaget från växtplanktonen, men eftersom denna typ av kolföreningar finns i sånt överflöd gör de att bakterierna blir mindre beroende av läckaget från växtplankton.

Djur eller växt?

Mesodinium rubrum, en mixotrof som både kan fotosyntetisera och äta andra organsimer. Växt eller djur?
Foto: Siv Huseby/UMF.

I det fantastiska marina ekosystemet finns en väldigt speciell grupp av organismer längst ner i födoväven, mixotroferna. Mixotrofer är både djur och växter på en och samma gång – de kan både fotosyntetisera och äta andra organismer. Vid speciella förhållanden verkar de kunna konkurrera ut både autotrofer och heterotrofer, eftersom de kan ta tillvara ljus när det finns och ta upp organiska föreningar när de finns tillgängliga. Konkurrensen mellan autotrofer, heterotrofer och mixotrofer ger en balans mellan de olika typerna av organismer. En balans som lätt kan rubbas när förhållandena förändras.

Brunt vatten i norr

I norra delarna av Östersjön blir vattnet som rinner ut i havet från land brunfärgat av de stora områdena med myrmark i avrinningsområdet. Den bruna färgen missgynnar växtplanktonen, medan bakterierna gynnas av de stora mängderna av organiskt material som följer med vattnet. Detta är en viktig orsak till att balansen mellan de olika typerna av organismer i födovävens lägsta delar skiljer sig från norr till söder. Det är inte bara balansen mellan de stora grupperna autotrofer, heterotrofer och mixotrofer som skiljer sig åt. De skilda förhållandena i miljön har en stor påverkan på växtplanktonens produktion, storleksstruktur och näringsstrategi.

Joanna Paczkowska håller ett föredrag vid en EcoChangekonferens.
Foto: Kristina Viklund/UMF.

Joanna Paczkowska har i sin avhandling fokuserat på hur det lösta organiska materialet, ADOM, påverkar ekosystemet, eftersom detta material förväntas öka i en klimatförändrad framtid. Mycket riktigt fann hon att ADOM r en av de viktigaste faktorerna som styr växtplanktonsamhällena. I norr, där ADOM-koncentrationer är höga, är kvoten mellan bakterier och växtplankton också hög. I dessa områden är fosforkoncentrationerna också låga, och till skillnad från längre söderut är ekosystemet fosforbegränsat. Den sämre ljuskvalitén, speciella näringsförhållanden och den höga koncentrationen av ADOM verkar gynna såväl heterotrofer som mixotrofer.

ADOM formar växtplanktonsamhället

ADOM verkar kunna påverka såväl storleksstruktur inom växtplanktonsamhället som växtplanktonens innehåll av klorofyll a. Klorofyll a är det viktigaste pigmentet vid fotosyntesen, och mäts på regelbunden basis inom miljöövervakningen som ett mått på växtplanktonens biomassa. Men i Joannas avhandling visas det att klorofyllhalter är ett mindre bra mått på produktion. Den viktigaste anledningen till detta är att växtplanktonen har förmåga att anpassa sig till sämre ljusförhållanden genom att förändra sina cellers innehåll av klorofyll.

Spelar storlek någon roll?

Joanna Paczkowska visar tydligt i sin avhandling att klimatförändringarna kommer att få stor påverkan på Östersjöns växtplankton när det gäller samhällenas storleksstruktur. Små växtplankton har generellt en effektivare fotosyntes, på grund av det förhållandevis högre och mer jämnt fördelade klorofyllinnehållet i cellerna. De små cellerna, med sin relativt höga kvot mellan yta och volym, har större förmåga att ta upp näring. Därför förväntas små växtplankton dominera samhället vid sämre närings- och ljusförhållanden. Ett skifte från större till mindre växtplankton, vilket förväntas i framtiden, kommer att leda till att antalet nivåer i den marina födoväven i Östersjön kommer att bli fler. Detta i sin tur förväntas leda till en mindre effektiv födoväv.

Förvaltningen måste anpassa sig

De olika delarna av Östersjön, och speciellt estuarierna, är komplexa ekosystem där förhållandena förändras ständigt. Joanna Paczkowska visar tydligt att klimatförändringarna kommer att påverka dessa födovävar. Basen i födoväven kommer att förändras, och även storleksstruktur och näringsförhållanden för växtplanktonen. Hon pekar tydligt på behovet för havsmiljöförvaltningen att inkludera mätningar av ekosystemets funktion i den reguljära monitoringverksamheten.

This article in English

Avhandling: Phytoplankton drivers in a marine system influenced by allochthonous organic matter – the Baltic Sea

Redaktör: Kristina Viklund