Varmere klima gir mer issmelting. Forskere har oppdaget at issmeltingen i seg selv kan frigi drivhusgasser, som igjen gir enda varmere klima. Dette kalles for en «positiv tilbakevirkning». Positiv, i denne sammenhengen, betyr at det bidrar til prosesser som gir varmere klima.
– Vi mistenker at de ekstra drivhusgassene skyldes bakterier som kommer i gang med å slippe ut metan og annen gass, sier professor i biologi, Alexander Eiler ved Universitetet i Oslo.
Når isen smelter er det flere tilbakevirkninger som gjør klimaet varmere. Noen studier har pekt på at gasser som kan ligge fanget under isen blir frigjort. Tining av permafrost frigir CO2, og kan også frigjøre metan. I tillegg produseres drivhusgasser i områder der isen har gått tilbake. Frem til nå har det vært lite kunnskap om denne ekstra drivhusgassproduksjonen.
– Vi vet at isbreene går tilbake i hele verden. Tidligere studier viser at bakterier reagerer på klimaet, men ingen har tidligere sett på hvordan mikroorganismene og deres produksjon av klimagasser endrer seg med økosystemenes alder, altså økende avstand til isfronten, sier Eiler ved Institutt for biovitenskap.
Gassproduksjonen kan være et vippepunkt for isen
Ifølge Eiler er det mye vi ikke vet om slike tilbakevirkninger. Han er bekymret for denne typen utslipp.
– Vi har ikke oversikt over dette. Det finnes mange andre faktorer som vi ikke har kontroll over ved naturlige utslipp og hvordan de påvirkes av oppvarming. Vi har ikke engang nok oversikt over de menneskelige utslippene, sier Eiler.
Han mener at issmeltingen er et type vippepunkt. Det betyr at når isen først har begynt å smelte, vil selve smelteprosessen bidra til utslipp som gjør at den ikke kommer tilbake.
DNA-prøver fra området viser endringer i bakteriesamfunnet
For å undersøke hva drivhusgassene kom av, har forskerne tatt DNA-prøver. Prøvene er tatt fra vann og dammer langs gradienter fra iskanten på Svalbard og på Finse. Fra områder som er «nysmeltet» til områder som har vært isfrie lenge. Slik kunne forskerne se hvordan sammensetningen av bakterier i miljøet endrer seg over tid, etter hvert som isen trekker seg tilbake. DNA-prøven kan si noe om hvilke arter som er til stede, og hva bakteriene gjør. Når forskerne ser på hva bakteriene gjør, kalles det for funksjonsanalyse. Denne metoden er en effektiv måte å drive miljøovervåkning på, fordi det kan si noe om endringer. I tillegg ser forskerne at bakteriesamfunnet kunne kobles til produksjon av klimagasser som CO2, CH4 (metan) og N2O (lystgass).
Forskerne bruker et dataverktøy for å måle ulike funksjoner i prøveområdet. De rekonstruerer «samfunnet» ved å se hvilke organismer som finnes i prøven, uten å dyrke dem fram. Det er en stor dataanalyse. Slike analyser er foreløpig ganske nytt i klimasammenheng.
Ifølge Eiler er dette en av de første gangene denne typen DNA-analyser er brukt i klimaforskning. Rekonstruksjonen forskerne har gjort viser at det er noen funksjoner som dukker opp når isen smelter, uavhengig av hvilke arter de finner. Det betyr at en bakterieart som dukker opp ved issmelting på for eksempel Finse kan være forskjellig fra en på Svalbard, men begge kan ha funksjonen metanproduksjon.
Prøver å forutse vippepunkter
– Å se etter funksjoner i økosystemet ser ut til å være en bedre måte å forutse endringer i «samfunnet» på, forklarer Eiler. Vi ser at de samme systemene har like funksjoner på Svalbard og Finse. I denne sammenhengen er det funksjoner knyttet til produksjon av klimagasser vi ser spesielt på.
Analysen viser at artene kan være forskjellig fra sted til sted, men funksjonene likner hverandre. Derfor vil issmeltingen ha de samme konsekvensene, selv om artene som bidrar er forskjellige.
– Vi prøver å finne ut om endringene langs gradienten fra isen, fra unge til eldre og mer produktive systemer, er gradvis eller skjer plutselig, forklarer han.
I de eldre vannsystemene, lengre fra breen, er det mer organisk materiale. Her er det mer vegetasjon og større påvirkning fra fugler, som kan gi nye bakteriesamfunn og nye funksjoner i økosystemet. På Svalbard er det spesielt gjess som finnes i de eldre systemene og påvirker vannkvalitet, bakteriesamfunn og klimagassproduksjon. På mange måter representerer slike effekter en terskeleffekt eller et vippepunkt i systemet, mener han.
– Vi ser at klimaendringer kan føre til selvforsterkende endringer og eventuelt vippepunkter både på lokal og regional skala. Det gjør det vanskelig å forutsi effektene. På stor skala kan en mulig kollaps av regnskog, som i Amazonas, være et slikt eksempel. I Arktis kan bresmelting og tining av permafrost også bidra til selvforsterkende effekter og eventuelt raske endringer hos mikroorganismer. De har de samme økologiske mønstrene, avslutter Eiler.
Kilder:
Jing Wei, Laurent Fontaine, Nicolas Valiente, Peter Dörsch, Dag O. Hessen og Alexander Eiler, Trajectories of freshwater microbial genomics and greenhouse gas saturation upon glacial retreat, Nature Communications, juni 2023
