Mens vi venter på lyset (III)

Vi vet at organismer der ute er i stand til å respondere på lys vi ikke kan se, og vi vet at polarnatten ikke bare er et sammenhengende mørke. Men det er utrolig mye mer vanskelig å måle lys i mørket enn hva man skulle tro.

Det er relativt enkelt å definere sett fra en fysikers perspektiv hva lys er – Einstein lærte oss at lys både er partikler og bølger. Enkelt sagt er sollys fotoner (partikler) som strømmer som bølger fra sola og frem til jorda. Men det er langt fra trivielt å definere hva lys er for en organisme, for eksempel en krill i Kongsfjorden som registrerer og responderer til disse fotonene. For å definere hva lys er for denne krillen, må vi kjenne til både lysets intensitet, spektrale sammensetning og ikke minst det tidsvinduet lyset skinner. Vannets optiske egenskaper som påvirker lyset nedover i vannkolonnen, og vannet har partikler som sprer og reflekterer lyset. I tillegg finnes det et utrolig stort antall forskjellige typer øyne. Lys er simpelthen så viktig at evnen til å «se» har oppstått og endret seg uavhengig i svært mange dyregrupper. Det er derfor sjelden tilstrekkelig, selv om det er nettopp dette de aller fleste forskere gjør, å angi lysklima som en enkel mengde – antall fotoner per tidsenhet og areal.

Men la oss nå for enkelthets skyld holde oss nettopp til mengde-målinger av lys. Selv dette er nemlig ikke trivielt i polarnatten! At lyset endrer seg gjennom året burde ikke være noe sjokk for noen, spesielt på våre breddegrader der vi har midtnattsol om sommeren og polarnatt om vinteren. Dette er lett å måle, og det er selvsagt gjort utallige måleserier som viser hvordan sollyset endres gjennom et år. De aller fleste lyssensorer er laget for å kunne måle sollys. Figur a viser hvordan mengden lys lyset endres gjennom året utenfor Ny-Ålesund. Disse målingene er gjort med en standard lyssensor som svært ofte brukes i biologiske forsøk. Men den klarer ikke å registrere noe lys i mørketiden. I henhold til denne sensoren er polarnatten mørk. Punktum. Men skifter vi denne sensoren ut med en litt mer avansert sensor, ser vi (figur B) at det også er lys i polarnatten.

Og mengden fotoner skifter tydelig gjennom vinteren, i tillegg til at det er åpenbare endringer rundt fullmåne. Spesielt i den mørkeste delen av polarnatten (desember og januar). For å kunne måle dette trengs en ganske avansert sensor som er i stand til å måle lysmengder omtrent 10 tusen ganger svakere enn midt på dagen om sommeren (figur C). Men selv på årets mørkeste dag (figur D) er det døgnvariasjoner i lyset, men disse ned mot 100 millioner ganger svakere enn midt på dagen om sommeren! Og dersom disse målingene alle skal gjøres innenfor et bestemt bølgeband som er relevant for de fleste levende organismer, så begynner det å bli ekstremt vanskelig å finne egnede sensorer. Faktisk så vanskelig at disse i all hovedsak må spesial-designes for oppgaven. Krillen, derimot, klarer dette åpenbart svært godt!

En annen ting som åpenbart gjør det vanskelig å gjøre gode mengdemålinger av lys ute i felt, er problemer knyttet til lysforurensning. Selv i observatoriet utenfor Ny-Ålesund, der vi nå gjør kontinuerlige målinger gjennom hele året, er det lysforurensning som hindrer oss i å gjøre eksakte målinger i den aller mørkeste delen av polarnatten. Dette ser vi faktisk godt på figuren (panel B og C), der de laveste målingene gjennom polarnatten ikke endres, til tross for at vinkelen mellom sol og horisont endres med over 20 grader i denne perioden. Grunnen til at vi ikke ser noen endring i «bunnlinjen» er nok to-delt; sensorenes sensitivitet og bakgrunnsstråling fra bebyggelsen i Ny-Ålesund. Å fjerne seg helt og holdent fra lysforurensing er rett og slett noe som blir vanskeligere og vanskeligere, ikke bare i Arktis. Globalt er lysforurensning den raskest voksende forurensningskilden med cirka seks prosent årlig, og nesten 25 prosent av alle land-areal er i dag konstant påvirket av kunstig lys reflektert fra himmelen.

Arktis er nok fortsatt jomfruelig mørk i så måte, men også her vil vi nok i fremtiden se en stor endring etterhvert som klimaendringene åpner opp for mer og mer aktivitet. Et godt eksempel på dette er den stadig økende turisttrafikken vi har sett til og fra Longyearbyen også gjennom polarnatten. Mens det for ikke lenge siden var svært enkelt å få plass på et fly til eller fra Svalbard i desember og januar, er nå flyene stort sett fulle. Og stort sett all menneskelig aktivitet medfører bruk av lys – lys som ganske sikkert vil påvirke organismer tilpasset å utnytte de ekstremt lave naturlige lys-verdiene som karakteriserer polarnatten!

Skrevet av Professor Jørgen Berge (UiT Norges arktiske universitet, UNIS og NTNU), Professor Geir Johnsen (NTNU og UNIS) og Dr Jonathan Cohen (Univ. Delaware)