Begravet alge afslører, hvad der skete i grønlandsk fjord for 7.000 år siden

Forestil dig, at du hver dag læser en papiravis fyldt med information. 

Når du er færdig, lægger du den over i en bunke i hjørnet af stuen. Med tiden vokser bunken, og hver avis fortæller om den dag, den blev trykt.

Mudder på havbunden fungerer på samme måde: Hvert nyt lag gemmer på informationer om den tid, det blev aflejret under. Hvad nu, hvis vi kunne finde netop det lag mudder, der fortæller, hvordan omgivelserne så ud, dengang temperaturen var højere end i dag?

Så kunne vi få et unikt indblik i, hvordan fremtiden måske kommer til at se ud.

Klimaet har altid svinget naturligt mellem koldere og varmere perioder. Siden den sidste istid har der været flere varmere perioder. Den længste og varmeste periode kaldes ’det holocæne klimatiske optimum’ og fandt sted for cirka 8.000-5.000 år siden, afhængig af geografisk placering. I et helt nyt studie har vi ved hjælp af mudder-aflejringer for første gang genskabt, hvordan forholdene i fjorden ved Nuuk (Nuup Kangerlua) har udviklet sig gennem de seneste 10.000 år. Derfor kan vi nu se tilbage på en mulig fremtid.

Klimaarkivet på havets bund

Klimaændringerne mærkes særligt tydeligt i Arktis, hvor stigende temperaturer får den enorme grønlandske iskappe, gletsjere og havis til at smelte. Satellitbilleder viser allerede tydelige spor af disse forandringer. Men for at forstå, hvor unikke nutidens ændringer er, har vi brug for viden om tiden før menneskelig påvirkning. Derfor kigger vi tilbage i Jordens naturlige klimahistorie. Et vigtigt klima-arkiv findes på havbunden, hvor mudder deponeres lag for lag gennem tusinder af år. På vores ekspeditioner sejler vi ud med forskningsskibe og sænker lange, tunge metalrør ned mod havbunden, ofte flere hundrede meter under os. Rørene trænger ned i sedimentet, og med hjælp fra modhager kan vi trække flere meter mudder op. Mudder, der dækker over de sidste mange tusinder års klimahistorie.

Opvarmningens kolde aftryk

Selvom temperaturerne i Arktis stiger, forbliver vandet i de grønlandske fjorde koldt. Det skyldes, at smeltevand fra gletsjerne strømmer ud i fjordene, efterhånden som stigende varmegrader får gletsjerne til at trække sig tilbage i landskabet. Men hvad sker der, når gletsjerne trækker sig endnu længere tilbage? Vil fjordene fortsat bevare deres kolde aftryk?

Nuup Kangerlua ved Nuuk er Sydgrønlands største fjord-system. Her løber tre gletsjere helt ud i fjordvandet, og fjorden er derfor i dag fyldt med koldt smeltevand og isbjerge fra gletsjerne. Varmere og mere saltholdigt Atlanterhavsvand flyder forbi uden for fjorden.

Udvekslingen mellem fjord og hav begrænses dog af et undersøisk bjerg ved fjordmundingen, der sammen med det kolde, ferske smeltevand fra gletsjerne, fungerer som en naturlig barriere, der blokerer det saltholdige vand fra at komme ind i fjorden. Når smeltevandet forlader gletsjerens bund og stiger mod havoverfladen på grund af dets lave saltholdighed, transporterer det næringsstoffer fra de dybeste vandlag op til overfladen (se figur). Disse næringsstoffer er afgørende for livet i fjorden, da de understøtter væksten af mikroskopiske organismer, særligt planteplankton, som udgør det nederste led i fødekæden, og derfor er de helt afgørende for, at større dyr som fisk og hvaler trives i fjorden.

Vi ved, at gletsjerne under det holocæne klimatiske optimum var trukket længere tilbage i fjorden, end de er i dag. Men fordi store dele af området i dag er dækket af is, kan vi ikke se, hvor langt ind i landskabet de faktisk nåede.

’Dinoer’ hjælper os med at læse i mudder

Når vores forskningsteam er tilbage på land efter ovennævnte ekspeditioner, åbner vi kernerne på langs. Den ene halvdel kalder vi ’arkivdelen’. Den bliver forseglet og opbevaret på vores lager, så den er tilgængelig for fremtidig forskning. Der udvikles nemlig hele tiden nye analysemetoder, for eksempel DNA-teknikker. Derfor er det vigtigt at bevare en del af materialet intakt. Den anden halvdel skærer vi i op i centimetertykke lag. Undervejs renser vi omhyggeligt alle redskaber, så vi ikke blander forskellige tider sammen.

For at afsløre de skjulte informationer, som mudderet på havbunden gemmer på, bruger vi såkaldte proxyer. En af de metoder er mikrofossiler (mikroskopiske rester af organismer), som har ligget begravet i mudderet i tusinder af år. De kan fortælle os om, hvordan det var dengang. Én af de mikroorganismer, vi kigger på, er dinoflagellater, små encellede alger. ’Dinoerne’ danner hårdføre cyster, der bliver bevaret i mudderet. Forskellige typer af dinoflagellater trives under forskellige forhold. Typen af dino, som vi finder i mudderet, kan derfor fortælle os meget om, hvordan temperatur, saltindhold og næringsniveau var på det tidspunkt, hvor dinoen levede. Vores billede af fortiden bliver altid skarpere, når vi kombinerer flere forskellige indirekte målinger. Dinoflagellater er blot én af de proxyer, vi bruger til at give os et mere nuanceret og komplet portræt.

Én særlig dino afslørede markant ændring i fjorden

Da vi analyserede de forskellige arter af dinoflagellater i sedimentkernen, dukkede der et tydeligt signal op. En særlig dinoflagellat-art, som mest af alt ligner en lille blomst, og som bærer det lidt kringlede videnskabelige navn Nematosphaeropsis labyrinthus, begyndte pludselig at optræde i meget høje mængder fra cirka 7.000 til 3.000 år siden. I dag ser vi udelukkende denne art i tilsvarende høje koncentrationer, dér hvor den varme og saltholdige atlantiske havstrøm er til stede. Ved nærmere undersøgelse blev det tydeligt, at arten kan trives under en bred vifte af temperaturer, men foretrækker et højt saltindhold, netop sådan som det findes i den atlantiske havstrøm. Det fortæller os, at for 7.000-3.000 år siden ændrede fjordens vandmasser sig markant. De blev mere salte. Det kan enten skyldes, at forholdene i fjorden har været tilstrækkeligt salte til, at dino-arten har kunnet trives der, eller at en øget indstrømning af atlanterhavsvand har ført arten med udefra.

Barrieren brast og lukkede saltvand ind

Ved hjælp af en ’mudderfælde’, der opsamler partikler i vandsøjlen over et helt år, kunne vi konstatere, at når dinoerne optræder i fjorden i dag, skyldes det, at en smule vand udefra strømmer ind og bærer dem med ind – ikke at de lever i selve fjorden. Det er vigtigt at bemærke, at dette er den første og eneste ’mudderfælde’ med analyser af dinoflagellater fra fjorden, så indtil der er lavet flere undersøgelser, kan vi ikke udelukke, at arten kan trives i fjorden andre år. Men vi mener på baggrund af vores observationer, at varmt og saltholdigt Atlanterhavsvand fik mulighed for at strømme helt ind i fjordsystemet, sidste gang temperaturerne var få grader varmere end i dag. Noget, der kun kunne ske, hvis laget af ferskt smeltevand var blevet reduceret og dermed tillod det salte vand at trænge ind. Da gletsjerne på det tidspunkt lå længere tilbage i fjorden end i dag, tyder alt på, at det netop var tilfældet. Smeltevandet nåede ikke helt ud til det undersøiske bjerg ved fjordmundingen, hvor bjerg og smeltevand fungerer som en naturlig barriere. Havde der været en stærk barriere, ville vi ikke have fundet så store mængder af den særlige, blomsterlignende dinoflagellat.

Varmere temperaturer ændrer fjordens liv

I dag ser det anderledes ud. Fjorden er domineret af koldt smeltevand fra indlandsisen og gletsjere, og den varme havstrøm findes primært uden for fjorden. Barrieren er intakt. Det forventer vi også vil være tilfældet i den nærmeste fremtid. Men hvis den globale opvarmning fortsætter, og isen trækker sig yderligere tilbage, kan vi stå over for et scenarie, der minder om det, vi har fundet i fortiden, hvor det varme hav igen får adgang til fjorden.

Og hvad betyder det så for livet i fjorden?

Det vil påvirke livet i fjorden, da algerne reagerer på ændringerne, og de udgør fødegrundlaget for større dyr, herunder fisk og hvaler.

Forstår vi fortiden, kan vi også bedre forstå fremtiden

Ligesom avisbunken i hjørnet gemmer på glimt af vores fortid, gør mudderet det samme. I vores studie identificerede vi netop de lag, der fortæller os om en tid, hvor temperaturen var højere end i dag. Vi har brug for denne type studier for at forbedre vores forståelse og de klimamodeller, der skal forudsige fremtidens forandringer. Næste skridt bliver at kombinere vores data med sådanne modeller for at teste, om fremtidige forhold igen vil tillade indtrængning af atlantisk vand. Hvis det er tilfældet, vil sådanne ændringer føre til øget afsmeltning af indlandsisen, når isen kommer i direkte kontakt med det varme vand. Samtidig vil det påvirke fjordens økosystem, hvilket kan få konsekvenser for de mange mennesker i området, der er afhængige af fiskeri og fangst.

Annas ph.d. er en del af projektet ’Towards a blue Arctic Ocean’, som er en DFF Sapere Aude bevilling (9064-00039B) modtaget af hendes vejleder, professor Sofia Ribeiro.