Forskning på fisk och mikrober i centrala Norra ishavet

Pauline Snoeijs Leijonmalm, professor i marinekologi vid Stockholms universitet, var med på den första etappen av fem under polarexpeditionen MOSAiC. Ett starkt minne är när den tyska forskningsisbrytaren RV Polarstern förankrades vid ett isflak för att driva med packisen i Norra ishavet under ett år.

– Det fascinerande ömsom bullrande ömsom vinande ljuden som uppstår av trycket när ett fartyg fryser fast i isen glömmer jag aldrig, berättar Pauline Snoeijs Leijonmalm som ledde två projekt under MOSAiC.

Fem andra forskare fortsatte med fältarbetet under etapp två till fyra vilket innebar att datainsamlingen för projekten pågick i centrala Norra ishavet från oktober 2019 till juni 2020. Det ena projektet handlar om att kartlägga om det finns några fiskbestånd i området medan forskarna i det andra projektet ska komplettera kunskapen om den globala mikrobiella mångfalden med data från centrala Norra ishavet

Genom ett hål i isflaket kunde forskarna ta prover
Genom ett hål i isflaket kunde forskarna ta prover. Foto: Pauline Snoeijs Leijonmalm.

Försiktighetsprincipen: forskning först

På grund av den globala uppvärmningen, som går dubbelt så snabbt i Arktis jämfört med resten av jordklotet, börjar centrala Norra ishavet bli alltmer tillgänglig för fiskefartyg under sommaren. Området som forskarna studerar gäller ”High Seas”, vilket innebär att de ligger utanför nationella jurisdiktioner, och därmed är det ytterst viktigt med internationella överenskommelser.

– Den snabba minskningen av havsisen i Arktis gör att frågan om ett eventuellt framtida fiske i centrala Norra ishavet diskuteras på nationell och internationell politisk nivå. Uppgifter om fiskbestånd saknas helt – ingen har faktiskt någonsin fångat en fisk i ett område på 3,3 miljoner kvadratkilometer annat än polartorskyngel som lever i havsisen. Därför har det inte varit möjligt att bedöma hållbarheten för ett möjligt framtida fiske i området. Projektet samlar in vetenskaplig information som kommer att ligga till grund för framtida beslut om den internationella förvaltningen av ekosystemet i centrala Norra ishavet, säger Pauline Snoeijs Leijonmalm.

Forskarna använder ett så kallat Floe Navi system under sitt arbete på isflaket under MOSAiC-expeditionen
Forskarna använder ett så kallat Floe Navi system under sitt arbete på isflaket under MOSAiC-expeditionen. Foto: Pauline Snoeijs Leijonmalm.

– Näringsrika kontinentala Arktiska hav som Barents Hav har stora fiskebestånd, men de djupa bassängerna i centrala Norra ishavet är ytterst näringsfattiga och mängden fisk förväntades vara låg – vilket vi har kunnat bekräfta under MOSAiC.

Projektet undersöker fiskbeståndet i vattenkolumnen ner till ungefär 600 meters djup och finansieras av Europeiska kommissionen. Det är kopplat till ett internationellt avtal om att förhindra oreglerat fiske i ”High Seas”-området in centrala Norra ishavet. Nio av tio partners har redan undertecknat avtalet och när det sista landet godkänt avtalet så kommer kommersiellt fiske att förhindras i 16 år framåt.

– Avtalet tillämpar försiktighetsprincipen och sätter ”forskning först”, vilket innebär en vetenskaplig bedömning av möjliga fiskbestånd i centrala Norra ishavet görs och en miljökonsekvensutredning utförs innan något kommersiellt fiske blir tillåtet. Detta är det första projektet som samlar fiskdata för detta ändamål. Under MOSAiC samlades data med hjälp av hydroakustik, videoinspelning med ett djuphavskamerasystem, provtagning på fisk 200–500 meter under istäcket samt insamling av prover för eDNA analyser. DNA proven kommer att användas för att analysera förekomsten av fisk, plankton (fiskmat) och däggdjur (rovdjur på fisk).

Vattenprover samlas in med hjälp av en CTD-rosett
Vattenprover samlas in med hjälp av en CTD-rosett. Foto: Pauline Snoeijs Leijonmalm.

Säsongsväxlingarna blir större

Det andra projektet handlar om att kartlägga mikroorganismer med hjälp av DNA-analyser och bioinformatik (metagenomik), och att med RNA (en molekyl som översätter DNA koden till bildande av proteiner) analysera vilka gener som är aktiva i kol- och kvävemetabolismen under året. Resultaten kopplas till säsongsväxlingarna och global uppvärmning i kombination. Centrala Norra ishavet är ett av världens marina ekosystem vi vet minst om och de flesta av projektets resultat blir nya för vetenskapen. Exempelvis studeras mikroorganismers förmåga att omsätta organiskt material vilket sannolikt inkluderar tidigare okända processer som äger rum under den halvåriga polarnatten.

– Sommaren 2012 studerade vi mikrobiella processer relaterade till smältning av havsis som ökar dramatiskt i centrala Norra ishavet. MOSAiC ger oss en chans att jämföra våra tidigare resultat med vad som händer under vintern. Eftersom ekosystemet går snabbt från ett permanent till ett säsongsmässigt istäckt hav så förändras sammansättningen av mikroberna i ekosystemet och därmed även organismernas upptag av kol och kväve under året. Detta kan i sin tur påverka de globala kol- och kvävecyklerna, berättar Pauline Snoeijs Leijonmalm.

Mätningarna gjordes i vattenprover tagna på olika vattendjup samt iskärnor som smältes ombord. Bland annat så sparades DNA och RNA på sterila filter som sedan blev nedfrysta i -80 °C. Totalt genomfördes även 34 experiment ombord med 140 liter havsvatten från tre olika djup.

Den tyska forskningsisbrytaren RV Polarstern frystes fast i ett isflak under polarexpeditionen MOSAiC
Den tyska forskningsisbrytaren RV Polarstern frystes fast i ett isflak under polarexpeditionen MOSAiC. Foto: Pauline Snoeijs Leijonmalm.

Lärorika motgångar

Även om Pauline Snoeijs Leijonmalm är nöjd med arbetet under MOSAiC så gick inte allt som planerat.

– Vi förlorade en månads data på grund av Covid-19 pandemin då RV Polarstern tvingades lämna isflaket för att åka till Svalbard och byta ut expeditionsdeltagare. När fartyget bryter is får vi inga användbara akustiska data. När det gäller videoinspelningarna fick vi bara 100 dagar istället för beräknade 300, på grund av förstörda el- och datakablar. Detta orsakades av omfattande isrörelser, särskilt när det blev storm, och djur (isbjörnar och polarrävar). Vi är dock mycket nöjda med de 100 dagar vi fick! Provtagningen av eDNA var mycket bra på vintern när vi hade ett operativt ishål för CTD-rosetten*, men när CTD-hålet förstördes av isrörelser kunde vi inte provta djupvatten under lång tid. Under den kommande expeditionen Synoptic Arctic Survey 2021 med isbrytaren Oden kommer vi att använda samma metoder för datainsamling för båda projekten, men vi kommer att vara bättre förberedda, exempelvis kommer vi ha nyutvecklad utrustning för att ta upp fisk.

* = ett mätinstrument för temperatur, salthalt, syrgas med mera, som även kan ta vattenprov på förprogrammerade djup.

Isbjörnsvakt
Isbjörnsvakt. Foto: Pauline Snoeijs Leijonmalm.

Fakta om de båda forskningsprojekten

Projekt 1: Den största blinda fläcken på fiskbeståndens världskarta: mesopelagisk fisk, deras beroende av havsis och deras roll i näringsväven i centrala Norra Ishavet

Forskningsledare: Pauline Snoeijs-Leijonmalm, professor i marinekologi, Stockholm universitet

Deltagande forskningsinstitut: Stockholms universitet (SU), Sveriges lantbruksuniversitet (SLU, Lysekil), Alfred Wegener Institute (AWI, Tyskland) och Wageningen Marine Research (WMR, Nederländerna)

Forskare under MOSAiC: Pauline Snoeijs-Leijonmalm, SU (etapp 1), Anders Svenson, SLU (etapp 1), Giulia Castellani, AWI (etapp 2 och 4), Serdar Sakinan, WMR (etapp 3)

EFICA Konsortium: European Fisheries Inventory in the Central Arctic Ocean (EFICA) Consortium med Stockholms universitet som samordnare. Arbetet i konsortiet bygger på avtalet ”Agreement to Prevent Unregulated High Seas Fisheries in the Central Arctic Ocean (CAO)” som undertecknades 2018 av nio länder (Danmark/Grönland, Island, Japan, Kanada, Kina, Norge, Ryssland, Sydkorea, USA) samt EU. Avtalet befinner sig i ratificeringsprocessen (godkännande av de respektive parlamenten/regeringar) och väntar nu på det sista godkännandet av endast ett land.

Finansiärer: Europeiska kommissionen (Kontrakt EASME/EMFF/2018/1.3.2.2/03/SI2.805469) och Polarforskningssekretariatet

Kommande fältarbete: expeditionen Synoptic Arctic Survey 2021 med den svenska isbrytaren Oden.


Projekt 2: Säsongsväxlingar av metaboliska funktioner i sympagiska och pelagiska mikrobiom i centrala Norra ishavet, med tonvikt på kol- och kvävecykeln

Forskningsledare: Pauline Snoeijs-Leijonmalm, professor i marinekologi, Stockholms universitet, och Stefan Bertilsson, professor i funktionell ekologi, SLU, Uppsala

Deltagande forskningsinstitut: Stockholms universitet (SU), Sveriges lantbruksuniversitet (SLU, Uppsala), Alfred Wegener Institute (AWI, Tyskland)

Forskare under MOSAiC: Pauline Snoeijs-Leijonmalm, SU (etapp 1), Lena Eggers, AWI (etapp 2), Anders Torstensson, SU/SLU (etapp 3), John Paul Balmonte, SU/SLU (etapp 4)

Finansiärer: Vetenskapsrådet (Projekt 2018-04685), Formas (Projekt FR-2018/0010) och Polarforskningssekretariatet

Kommande fältarbete: expeditionen Synoptic Arctic Survey 2021 med den svenska isbrytaren Oden.

Om MOSAiC

Inom MOSAiC-expeditionen arbetade experter från 20 länder med att studera Arktis under ett helt år. Den tyska forskningsisbrytaren RV Polarstern var förankrad i ett isflak och drev över Norra ishavet från hösten 2019 till hösten 2020. MOSAiC samordnas av Alfred Wegener Institute, Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI). I projektet arbetar över 80 vetenskapliga institut tillsammans i ett forskningskonsortium. Expeditionens totala budget är över 140 miljoner euro. Läs mer om expeditionen på www.mosaic-expedition.org.

Polarforskningssekretariatet stödjer fem forskningsprojekt inom MOSAiC. De lärosäten som är representerade är Göteborgs universitet, Stockholms universitet, Sveriges lantbruksuniversitet och Uppsala universitet. Läs mer på polar.se

Sidan uppdaterades: 3 november 2020