Havets mørke mysterier

I disse dager er det litt ekstra mørkt i Ny-Ålesund, verdens nordligste bosetning. Vanligvis er det nok så stille og rolig på denne tiden av året: gatelyset i den nedre delen er nemlig slått av, og de store vinduene i Marinlaboratoriet er dekket til med dobbelt lag søppelsekker. Samtidig foregår det hektisk aktivitet, noe som vises gjennom tallrike hodelykter som beveger seg i mørket til alle døgnets tider. En stor gruppe forskere fra ARCTOS-nettverket gjennomfører i samarbeid med kollegaer fra flere andre norske og internasjonale institusjoner det som må være tidenes hittil største marinbiologiske ekspedisjon i Polarnatten – i hvert fall i denne delen av Arktis, eller så langt nord. I tillegg har de med seg mer enn 20 internasjonale studenter.

Liv i skyggen
Arktiske økosystemer er utsatt for ekstreme årsvariasjoner: hvert år gjennomgår de en lang periode i stummende mørke, og en kort, men veldig produktiv vår som en del av den lange «polardagen» der sola aldri går ned. Hvert år, når sola vender tilbake, nærmest eksploderer produktiviteten i Arktiske havområder. I islagte farvann er det først i isen at mikroskopiske alger (havets «planter») begynner å blomstre, og utnytter det lille sollyset som klarer å trenge gjennom snøen og isen. Disse algene er svært sensitive for lys og tilpasset et liv i «skyggen».

Senere, når snøen smelter og isen begynner å gå i oppløsning, fortsetter algeoppblomstringen også i vannsøylen. Til sammen utgjør disse to gruppene alger hele grunnlaget for alt liv i det marine Arktiske økosystemet. Vi er vitner til dette mirakelet år etter år – men fortsatt mangler vi en god del forståelse om hva disse viktige organismene egentlig gjør om vinteren. Noen av algene overvintrer i et slags spore-stadium, som man kan finne både i sedimentoverflaten og i isen, mens andre ikke gjør det. Men vi finner også en del levende algeceller i vannsøylen midt på vinteren, uten at vi hittil vet noe om hvordan de overlever der, eller hva som skal til for at de kan begynne å vokse igjen. Det er bare et av spørsmålene som nå skal undersøkes for første gang.

Inntil nylig antok man at det var minimalt med biologisk aktivitet under polarnatten. Men under de omfattende undersøkelser vi gjorde i forbindelse med CLEOPATRA-prosjektet1) under det Internasjonale Polaråret (2007-2009), oppdaget vi at det foregår atskillig mer aktivitet i vannet enn noen tidligere trodde var mulig. Oppdagelsen ble først og fremst gjort med ekkolodd som var plassert ut på havbunnen av flere fjorder på Svalbard (Isfjorden, Kongsfjorden, Billefjorden, Rijpfjorden). De ga en helt entydig indikasjon på at det fantes organismer i vannet som beveget seg opp og ned gjennom hele året, i et mønster som bare kan forklares som en respons på sollys. Dette til tross for at det, for våre øyne, er helt mørkt 24 timer i døgnet under polarnatten på 79 eller 80 grader nord.

Vandrer
Dette er noe man ellers kjenner til fra lavere breddegrader, hvor det er store endringer i lysforhold mellom dag og natt: her finnes det mange små dyr (de fleste av dem tilhører det såkalte dyreplanktonet), som gjemmer seg i det mørke dypet om dagen og vandrer opp mot vannoverflaten om kvelden for å spise i ly av mørket. I disse tilfellene er det endringer i lys som er den direkte utløsende mekanismen for bevegelsesmønsteret.

Dyrene vandrer derfor opp og ned i vannet for å unngå å bli spist, samtidig som de kan utnytte de beste matkildene som på dagtid ville være for farlig å spise på. Da nå tilsvarende bevegelsesmønstre ble oppdaget midt i den mørkeste vintertiden, ga det opphav til mange flere spørsmål: hvem er det som beveger seg, hvorfor gjør de det og hvordan orienterer de seg? Og, ikke minst, siden det er daglige migrasjonsmønster som gjentar seg i en 24-timers rytme: hvordan blir de synkronisert når det for mennesker ikke finnes noen lysforskjeller av betydning mellom dag og natt?

En av hovedårsakene til at man til nå trodde at det skjedde så lite når det var mørkt hele døgnet, var rett og slett at man ikke visste det bedre. Det er vanskelig å komme så langt nord midt på vinteren, men mangelen på kunnskap skyldtes delvis også at det ikke fantes måleutstyr som for eksempel kunne fortelle hvor mye (eller kanskje heller hvor lite) lys det fantes fra månen, stjernene, nordlyset.

Kommunikasjon
Men i Norge, eller nærmere bestemt på Svalbard, er forutsetningene for å gjennomføre nettopp denne type forskningen nærmest perfekt. Ikke bare er det ganske lettvint å komme seg dit, men det finnes også infrastruktur og forskningsfasiliteter, spesielt her i Ny-Ålesund, som byr på alt en forsker trenger for å undersøke den gåtefulle polarnatten, og avsløre noen av de best bevarte hemmeligheter som havets organismer har klart å holde for seg hittil. En stor gruppe av forskere under ledelse av professor Jørgen Berge fra Universitetet i Tromsø begynte for to år siden å se nærmere på det som foregår i mørket.

En ting som utmerket seg raskt hos mange organismer som skulle undersøkes var morild – evnen til å produsere lys, eller lyse i mørket. Dette kan tenkes å være avgjørende i en slik situasjon, både når det gjelder kommunikasjon mellom organismene, og også for å finne byttedyr! Videre ble det observert atskillig flere sjøfugl enn man trodde skulle være tilstede. Disse var nokså aktivt på jakt etter mat men hvordan finner de den?

Å undersøke hvordan veldig lite lys påvirker organismene i havet, og hvordan de fornemmer omgivelsene sine, hvordan de orienterer seg og jakter er en utfordring i seg selv. At arbeidet må gjøres i fullstendig mørke gjør ikke det lettere. Det krever spesielle løsninger, også teknologisk sett. Derfor var det nærliggende at biologene fra Tromsø og Svalbard (UiT, Unis, Akvaplan-niva AS) startet et samarbeid med et av de fremste teknologiske forskningssentrene her i landet, AMOS (Senter for fremragende forskning) og AUR lab ved NTNU i Trondheim. Ved å koble moderne undervannsteknologi med fjernstyrte, eller selvstendig opererende undervannsroboter (ROV- fjernstyrt undervannsrobot, AUV – autonomt undervannsfartøy) med en rekke sensorer som både måler lys, temperatur, og morild i tillegg til mengden alger og dyr i vannmassene, håper vi at det skal være mulig å komme nærmere svarene på de mange spørsmålene vi har om livet i den mørke polarnatten.

Flytter grenser
I samarbeid med flere forskningsprojekters feltarbeid foregår tverrfaglig forskning og undervisning mellom teknologer og naturvitere disse dager i Ny-Ålesund (12.-28. januar). I regi av UNIS med Universitetet i Tromsø og Norges Tekniske Naturvitenskapelige Universitet prøver studentene og forskere å avsløre nye mysterier i havrommet. Gjennom master og doktorgradskurset «Undervannsrobotikk i polarnatten» skal neste generasjon naturvitere og teknologer utdannes for å sikre en bedre kunnskapsbasert forvalting av naturressurser i Arktis. Studentene, som alle tar et kurs gjennom enten Universitetssenteret på Svalbard (Unis) eller Universitetet i Tromsø (UiT), får dermed være med når prototyper testes, unike observasjoner gjøres, og et utrolig spennende samarbeid mellom teknologi og biologi flytter grenser i vår forståelse av arktiske økosystemer.

Forfatteren: Eva Leu er marinbiolog og har en doktorgrad fra Universitetet i Oslo. Hun jobber i dag som forsker for Akvaplan-niva AS og deltar i forskningsprosjektet Marine Night (finansert av Norges Forskningsråd).

Mer informasjon om de involverte forskningsprosjektene, samt en blogg fra ekspedisjonen finner du HER.

1) CLEOPATRA: Climate effects on planktonic organisms and trophic transfer in Arctic Marginal Ice Zones (NFR-finansert forskningsprosjekt som foregikk under Polaråret, og som var starten av de omfattende sesongstudier som nå gjøres av ARCTOS forskere på Svalbard)