Den antarktiske fødekæde slår revner i bunden

I de iskolde områder af Antarktis har kejserpingvinen længe været et symbol på livets evne til at trives under ekstreme forhold. Men ny forskning kaster en skygge over fremtiden for denne majestætiske fugl. I nogle kolonier er der observeret op til 22 procent færre kejserpingviner – og forklaringen er ikke kun smeltende havis. Klimaforandringer ændrer fødekæden helt ned på mikroskopisk niveau.

DMI-forskere har dokumenteret et markant skift i arterne af fytoplankton – de mikroskopiske alger, der udgør første led i havets fødekæde. De energirige kiselalger, som krill foretrækker, er i tilbagegang over store dele af Antarktis. I stedet vinder mindre grupper som haptofytter og kryptofytter frem.
Det betyder ikke blot mindre føde til krill og dermed til pingviner, sæler og hvaler – men også, at havet bliver dårligere til at optage og lagre CO₂. De fagfællebedømte resultater er offentliggjort i Nature Climate Change i rapporten Antarctic phytoplankton communities restructure under shifting sea ice regimes.

– Vi er måske vidner til en grundlæggende omorganisering af livet omkring Antarktis. De bittesmå alger i bunden af det antarktiske fødenet ændrer sig på en måde, der kan smitte af på hele økosystemet – fra krill til hvaler. Skiftet kan ændre, hvordan havet er med til at regulere vores klima, siger Alexander Hayward, klimaforsker fra Det Nationale Center for Klimaforskning ved Danmarks Meteorologiske Institut.

 

Satellitbilleder, maskinlæring og NASA-modeller

Ændringerne i planktonsamfundene blev mere udtalte efter 2016, hvor Antarktis oplevede en kraftig reduktion i havisens udbredelse.

I løbet af undersøgelsesperioden faldt jernindholdet i overfladevandet, og temperaturen steg – en cocktail, der ramte de jernkrævende kiselalger særligt hårdt. Kryptofytter og haptofytter er mindre afhængige af jern og klarer sig derfor bedre i det nye miljø.

Ved at kombinere data fra over 14.000 pigmentmålinger – indsamlet i felten – med satellitbilleder, avancerede maskinlæringsteknikker og NASA's ECCO-Darwin-model kunne forskerne rekonstruere sammensætningen af fytoplanktonsamfund gennem næsten tre årtier. Det gør undersøgelsen til den mest omfattende af sin art til dato og giver et sjældent indblik i, hvordan klimaforandringer påvirker livet i havet – fra alger til hvaler.

– Vores forskning dokumenterer en økologisk systemændring i de sydlige polarhave forårsaget af klimaforandringer, som i sig selv kan påvirke klimaet gennem en feedback-mekanisme. Den kuldioxid, der ellers ville blive lagret i dybhavet, kan nu blive ført tilbage til atmosfæren, siger Alexander Hayward.

Fakta | forskerne

• Undersøgelsen er udført af forskere fra Danmark, New Zealand, Australien, Spanien og USA.
• Blandt de førende institutioner er Danmarks Meteorologiske Institut (DMI), NIWA (Earth Sciences New Zealand), University of Tasmania og San José State University i Californien, USA.
• Alexander Hayward fra Nationalt Center for Klimaforskning under DMI er hovedforfatter på ’Antarctic phytoplankton communities restructure under shifting sea ice regimes’.
  
  

Fakta | Metoder

• 14.824 pigmentprøver indsamlet over en 26-årig periode (1997-2023) er tilgængelige i en stor database. Mange af pigmenterne (klorofyl og karotenoider) er markører for bestemte fytoplanktongrupper.
• Forskerne brugte maskinlæring (random forest-modeller) til at analysere data fra pigmentprøverne for at identificere grupper af fytoplankton.
• Undersøgelsen brugte satellitdata og NASA ECCO-Darwin ocean biogeochemistry model, der beskriver miljøforhold som temperatur, havisudbredelse, jernindhold og havets fysik.
• Alt dette blev kombineret i en model, der kan spore ændringer i mængden og fordelingen af kiselalger, haptofytter og kryptofytter.
  
  Fakta | Økologisk regimeskift og kuldioxid

• Hvis disse ændringer i Antarktis fortsætter, risikerer vi at se et skift fra økosystemer, der er domineret af krill, til økosystemer, der er domineret af salper, som er geléagtige nældecelledyr (cnidarier), der trives i varmere havvand.
• Dette systemskifte vil påvirke pingviner, sæler og bardehvaler, som er afhængige af krill.
• Systemskiftet vil reducere havets evne til at binde kuldioxid, da fytoplankton-underarten kiselalger med deres tunge siliciumskeletter synker hurtigt og trækker kulstof med ned i dybhavet. Haptofytter og kryptofytter, som også hører til fytoplanktonfamilien, trækker ikke kulstof ned i samme grad.
  
  

Fakta | Et hav i forandring

• I dag er resultatet klart: Den antarktiske fødekæde er under forandring. Det, der begynder med mikroskopiske ændringer i havets mikroalger, kan få store konsekvenser for det globale klima og nogle af de mest ikoniske arter på vores planet.