Går det att vända effekterna av den globala uppvärmningen? Här söker forskarna efter svaret

ÖSTERSJÖN | Följ med till platsen som visar Östersjöns framtid. I en vik norr om Oskarshamn har varmt vatten från kärnkraftverkets kylsystem höjt medeltemperaturen i 50 års tid, och skapat nya förhållanden för det marina livet. Viken är som ett enormt laboratorium i naturen, där Linnéuniversitetets forskare kan förstå och förbereda sig inför utmaningarna som väntar när Östersjön värms upp av klimatförändringar. Nu ska experiment undersöka om det går att vända effekterna av uppvärmningen.

Vid en första anblick liknar platsen de andra vikarna i kustremsan norr om Oskarshamn, omgiven av vass och tallskog. Men den som sticker ner handen i vattnet upptäcker att det är märkbart varmare här än bara några hundra meter bort.

Sedan kärnkraftverket i Simpevarp togs i drift 1972 har kylvatten från reaktorerna släppts ut i en närliggande vik, vilket har höjt genomsnittstemperaturen med mellan fem och tio grader jämfört med de intilliggande vikarna. Skillnaden är störst på vinterhalvåret, med plusgrader i vattnet även när omgivningen fryser. Tillträde är förbjudet för allmänheten, men Linnéuniversitetets forskare har särskilt tillstånd att göra undersökningar i vattnet.

Används för spetsforskning

Viken innebär en sällsynt möjlighet att förutspå framtiden för Linnéuniversitetets spetsforskningsgrupp EEMiS som undersöker hur klimatförändringar påverkar Östersjöns kustmiljöer.

– Den stora fördelen är att uppvärmningen har pågått här i 50 år. Det innebär att viken har genomgått långvarig uppvärmning, med dygns- och säsongsvariationer. Allt är naturligt förutom temperaturen. Det är en fantastisk tillgång som forskare, säger Emelie Nilsson, forskare vid institutionen för biologi och miljö. 

Eftersom vikarna runtomkring håller normala temperaturer kan de användas för att jämföra resultaten.

Ett naturligt laboratorium

Vanligtvis tar forskare in vatten från havet och värmer upp det till olika temperaturer i labbmiljö för att jämföra. Problemet med sådana experiment är att mycket svårt att simulera 50 års händelseförlopp i ett laboratorium. 

– Här har vi ett enormt naturligt system som låter oss studera ett mer verklighetstroget scenario. De här 50 åren av påverkan innebär att mikroberna har haft otaliga generationer på sig att anpassas till förändringarna. Dessa anpassningar är väldigt intressanta, säger Emelie Nilsson.

Så påverkas vattenmiljön av höjd temperatur

Laura Seidels doktorsavhandling i ekologi visar hur livet i vattnet påverkas när temperaturen stiger. Forskningen bygger på mätningar i den uppvärmda viken, en plats som hon har blivit en van besökare av de senaste fyra åren.

– Vi ser att förändringarna som sker till följd av uppvärmningen riskerar att leda till en så kallad negativ feedbackloop. Det innebär att de nya förutsättningarna påskyndar klimatförändringarna ytterligare, säger Laura Seidel.

Påverkan från ytan till botten

Förändringarna kan sammanfattas på följande vis. Uppvärmningen leder till en ökad och förlängd algblomning, vilket för med sig två huvudsakliga problem. Det första är att algtäcket hindrar ljus från att nå ner i vattnet, vilket försämrar livsmiljön för djur och växter. Det andra är att algerna faller ner till botten och bryts ner av bakterier i en process som förbrukar syre. Mer alger innebär alltså att mer syre förbrukas.

– Om det finns syre tillgängligt så föredrar bakterier att använda det i processen för att bryta ner biologiskt material. När det saknas syre får de använda andra näringskällor. Detta kan ge konsekvenser för havsmiljön och oss människor. Det är sämst när de använder sulfat, som omvandlas till sulfider i processen, vilket kan vara giftigt för människor och omgivningen om det ackumuleras i högre koncentrationer, säger Laura Seidel.

Riskerar utsläpp av skadliga ämnen

Förändringarna märks även på botten. I den uppvärmda viken är havsbottnens olika sedimentlager, vilka innehåller olika sorters mikrober, komprimerade. Det gör att de lättare kan släppa ut sulfider och metan i havsvattnet, ämnen som vi helst vill ska stanna i bottnen.

Forskarna oroas av den här sortens processer, där uppvärmningen skapar nya förutsättningar som kan påskynda klimatförändringarna, genom ökade utsläpp av, exempelvis metangas. Allt hänger samman i havet; små förändringar i havsbottens mikrobiella samhällen kan ge större påverkan på sikt.

Går det att vända effekterna?

Frågan är om det går att vända tillbaka utvecklingen i de mikrobiella samhällena på botten av den uppvärmda viken. För att besvara detta har forskarna helt enkelt bytt plats på delar av bottensedimenten, från den uppvärmda viken till den vanliga och vice versa. I de cylinderformade behållarna som flyttats följer alla mikrober som lever i sedimenten med.

– Vi undersöker om dessa mikrobiella samhällen kan återgå till normalläget om de återförs till sina vanliga förhållanden. I klimatsammanhang talas det ofta om ”tipping points”, en kritisk punkt då utvecklingen inte längre går att vända. Vi vill veta om förändringarna vi ser i den här viken går att backa tillbaka, förklarar Emelie Nilsson.

Efter drygt ett år i den främmande miljön tas sedimentproverna upp från båda vikarna. Har sedimenten från den uppvärmda viken anpassat sig tillbaka? Nu väntar ett analysarbete efter att ha delat upp varje sedimentprov i behållare. Varje centimeter kommer att studeras för sig, eftersom sammansättningen av mikrober varier beroende på hur djupt ner i botten man är.

Forskargruppen har samlat in hundratals provrör och behållare med sedimentprover från de två vikarna, varje prov märks med information som plats och djup. De översta sedimentlagren, där havsbotten och hav möts, är nära på flytande. En decimeter ner i botten är det en mörk trögflytande massa.

Undersöker genetiskt material

Songjun Li är doktorand och leder arbetet med att analysera proverna.

– Vi studerar organismernas DNA och RNA, ett genetiskt material som är mycket ömtåligt. Eftersom det förändras så fort sedimentproverna är ovanför ytan behöver vi ta proverna snabbt och förvara dem i låg temperatur. Vi vill veta hur organismerna har haft det i havsmiljön, den informationen förändras när vi tar upp proverna på land, säger han.

Efter att ha fryst ner proverna väntar ett gediget analysarbete i laboratoriet i Kalmar. Förhoppningen är att de mikrobiella samhällena kan återhämta sig efter ett halvt sekel i onaturligt hög temperatur. Det skulle innebära en indikation på att vissa av klimatförändringarnas effekter på livet i havsbotten går att vända.

 

Läs mer om Linnéuniversitetets forskning i den uppvärmda viken på projektsidan på Lnu.se.