Strandkant

Stressade bakterier har svårt att anpassa sig till temperaturförändringar

Forskning vid en långtidsuppvärmd vik utanför Oskarshamn ger en sällsynt inblick i hur Östersjöns kustområden kommer att påverkas av klimatförändringar. Här har kylvatten från det närliggande kärnkraftverket höjt medeltemperaturen med i genomsnitt fem grader i 50 års tid. Ny forskning visar att den långvariga uppvärmningen stressar viktiga bakterier och gör ekosystemet mer sårbart.

Kombinationen av varmare och mer ostadigt klimat som väntar Östersjöns kustområden i framtiden bådar illa för de bakteriesamhällen som lever i bottensedimenten, och vars funktioner är viktiga för att behålla stabilitet i ekosystemet.

När medeltemperaturen stiger tappar nämligen bakterierna förmågan att anpassa sig till plötsliga temperaturförändringar, såsom värmeböljor, visar en ny experimentstudie som publicerats i den ansedda tidskriften ISME Journal.

– De här bakteriesamhällena utgör grunden i ekosystemet och reglerar flödet av näring, energi och växthusgaser. Om deras artsammansättning och funktion rubbas får det effekter hela vägen upp i näringskedjan, säger Anders Forsman, professor vid institutionen för biologi och miljö och en av medförfattarna till studien.

Simulerar framtida väderfenomen

I studien har forskarna bland annat undersökt hur mikroorganismerna som lever i den långtidsuppvärmda vikens bottensediment reagerar på simulerade värmeböljor i laboratoriemiljö. I nio dagar utsattes proverna för temperaturer mellan 6 och 35 grader, medan aktiviteten i bakteriesamhällena detaljstuderades. Mönstren jämfördes med prover från en närliggande opåverkad vik som också ingick i experimentet.

Realistiskt framtidsscenario

De nyligen publicerade resultaten är en del av Linnéuniversitets omfattande forskning i den långtidsuppvärmda viken, med stöd från bland annat Vetenskapsrådet och Formas.

– Mycket av forskningen om effekter av klimatförändringar i akvatiska miljöer har bedrivits i laboratoriemiljö med enskilda eller ett fåtal arter som studeras på detaljnivå. Den långvariga uppvärmningen i den här viken gör att vi kan studera ett helt ekosystem i ett realistiskt framtidsscenario, berättar professor Mark Dopson.

Resultaten visar att sammansättningen, artrikedomen och produktiviteten i bakteriesamhällen från den uppvärmda viken inte svarar på temperatur på samma sätt som i den intilliggande viken, där medeltemperaturen är mer normal. En anledning är att bakterierna är resursbegränsade.

– Trots att det har gått 50 år sedan temperaturen höjdes i viken har bakteriesamhällena som vi studerar inte lyckats anpassa sig fullt ut till det varmare klimatet. De är under konstant stress, vilket gör dem sämre på att hantera plötsliga temperaturskillnader, förklarar Anders Forsman.

Ytterligare en upptäckt var att bakterierna i den långtidsuppvärmda viken inte återgick och reagerade som normalt när de utsattes för lägre temperaturer som representerar dagens klimat, vilket indikerar att de kan ha passerat en ’tipping point’ eller tröskeleffekt.

Svårt för liv att anpassa sig

Den förändrade aktiviteten hos mikroorganismerna i viken visar vilken utmaning stigande medeltemperaturer innebär för livet på jorden, menar forskarna.

– För bakterierna i viken varar en generation bara några timmar eller dagar. Trots det har de inte lyckats anpassa sig evolutionärt till det varmare klimatet på 50 år. För många växter och djur, inklusive oss människor, går det årtionden mellan varje generation. Det väcker frågan om anpassningarna kan hålla jämn takt med den allt varmare värld som vi håller på att skapa. Vi ser den här studien som ytterligare en påminnelse om vikten av att ta krafttag för att stoppa uppvärmningen, säger Mark Dopson.

Resultaten av studien har nyligen har presenterats för det amerikanska energidepartementet.

 

Mer information:

Läs studierna: Seidel, L., E. Broman, M. Ståhle, E. Nilsson, M. Ståhle, M. Ketzer, C. Perez Martinez, S. Turner, S. P. Hylander, J., A. Forsman, and M. Dopson. 2023. Climate change related warming reduces thermal sensitivity and modifies metabolic activity of coastal benthic bacterial communities. ISME J 17:855-869.

Seidel L, M Ketzer, E Broman, S Shahabi-Ghahfarokhi, M Rahmati-Abkenar, S Turner, M Ståhle, K Bergström, L Manoharan, A Ali, A Forsman, S Hylander & M Dopson (2022) Weakened resilience of benthic microbial communities in the face of climate change. ISME Commun 2: 21.

Forskningsprojektet ”Långtidsuppvärmda Östersjövikar kan avslöja hur klimatförändringar påverkar biodiversitet och ekosystemfunktioner”

Läs mer om Linnéuniversitetets forskning i den långtidsuppvärmda viken: ”Går det att vända effekterna av den globala uppvärmningen? Här söker forskarna svaret”