Een nieuwe studie onder leiding van een postdoctoraal onderzoeker van INSTAAR heeft dramatische verschuivingen gevonden in het ecosysteem van een afgelegen archipel in de Noordelijke IJszee als reactie op de recente klimaatverandering.

Vandaag gepubliceerd in het open access tijdschrift Wetenschappelijke rapporten , de studie vindt expliciete verbanden tussen veranderingen in biologische systemen en klimaatverandering in het noordpoolgebied. In lijn met andere onderzoeken, het laat zien dat het hoge Noordpoolgebied, die sneller opwarmt dan enig ander gebied op aarde, ondergaat nu al snelle ecosysteemveranderingen en zal in de toekomst blijven transformeren.

Lineke Wolders, momenteel bij INSTAAR en eerder een Ph.D. student aan de KU Leuven, België, profiteerde van het zijn in een zeer afgelegen meer op een eiland in Oost-Svalbard om een ​​kernmonster te nemen van de sedimenten van het meer.

Oost-Svalbard is een onbewoond deel van de Svalbard-archipel in de Noordelijke IJszee, en is zo ontoegankelijk dat onderzoekers er slechts zelden naar toe hebben kunnen reizen om gegevens op te halen en directe observaties te doen. Wolders, samen met co-auteurs Keechy Akkerman en Wim Hoek (Universiteit Utrecht) en Thomas van Hoof (TNO Toegepaste Geowetenschappen), maakte deel uit van een onderzoeks- en outreach-cruise, Nederlandse Wetenschappelijke Expeditie Edgeøya Spitsbergen (SEES.NL), die onderzoekers in augustus 2015 naar eilanden in Oost-Svalbard bracht.

Het voordeel van het hebben van een sedimentkern van een meer van een plaats die zo ver van de bevolkingscentra ligt, is dat het ecologie kan verschuiven als reactie op klimaatverandering zonder te worden gemaskeerd door signalen van menselijke activiteit in de buurt. "De kern laat ons de recente klimaatverandering zien en wat het deed met de ecologie daar, ver van mensen, ’ zegt Wolders.

Elk jaar, sedimenten bezinken op de bodem van meren, dragende stuifmeelkorrels, algen, en de overblijfselen van kleine wezens die in het water leven. Door de lagen te bestuderen die in de daaropvolgende jaren zijn achtergebleven, onderzoekers kunnen veel bewijzen zien die hen helpen de ecologie in en rond het meer te reconstrueren.

Sedimentatie in Arctische meren kan traag zijn, soms slechts een paar centimeter in 200 jaar aangroei. Woelders had geluk:ze eindigden met een monster van 45 centimeter lang met een opname van 125 jaar, van 1890 tot 2015. Door de lengte van het monster kunnen Woelders en haar collega's de kern nauwkeurig dateren en recente wijzigingen in detail zien. "Het is een manier om terug te gaan in de tijd zonder er te zijn - daarom hou ik van paleo, ’ zegt Wolders.

Eenmaal terug in het laboratorium, Woelders en co-auteurs Akkerman en Kimberley Hagemans (Universiteit Utrecht) keken naar lagen van de kern om meer te weten te komen over de ecologie van het meer door de tijd heen. Stuifmeelkorrels lieten zien welke planten daar groeiden. Groene algen duidden op productiviteit, of de snelheid van nieuwe biomassa die in een systeem wordt geproduceerd. En de schelpen van diatomeeën, eencellige algen die de meest voorkomende vorm van fytoplankton zijn, geregistreerde informatie over de waterkwaliteit.

Terwijl Woelders sporen van de ecologie reconstrueerde die in de kern van het meersediment waren vastgelegd, collega-wetenschapper Jan Lenaerts bracht databronnen over klimaat en zee-ijs uit de omgeving bij elkaar. Lenaerts, destijds postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit Utrecht en nu universitair docent bij de afdeling Atmospheric and Oceanic Sciences van CU Boulder, is tevens de echtgenoot van Woelders. Dit onderzoek was de eerste keer dat ze konden samenwerken aan een onderzoek. "Dit was een oude wens van ons, ’ zegt Wolders.

Lenaerts reconstrueerde de temperatuur van omliggende meetstations in de archipel met gegevens tot 1960. Hij groef ook satellietbeelden op, beschikbaar vanaf de jaren 80, die de omvang van de nabijgelegen zee-ijsbedekking laten zien, die het lokale klimaat drijft op de locatie van het meer in de buurt van de oceaan.

De kern vertoont een plotselinge, dramatische verschuiving in het ecosysteem van het meer.

"Van 1890 tot 1980, " zegt Wolders, "je zag maar een kleine toename van het aantal algen per gram." De hoeveelheid algen in een kern is het bewijs voor de snelheid van nieuwe biomassa die in een omgeving wordt geproduceerd. “Vanaf het begin van de jaren negentig ze zijn gewoon ontploft. Plotseling, we zagen honderd keer meer algen dan een eeuw eerder."

De nieuwe algen waren er niet vanwege meer voedingsstoffen in het systeem, of. Tussen 1950 en 2000 veranderden de groepen diatomeeën die het meest voorkomen in het meer aanzienlijk, maar die veranderingen wezen niet op een verschuiving in de hoeveelheid stikstof of andere voedingsstoffen in het water.

Dagen boven het vriespunt, echter, nam dramatisch toe na 1960. Elk decennium waren er 11 dagen meer boven het vriespunt per jaar dan het decennium ervoor. In aanvulling, de zee-ijsvrije periode bij het meer nam toe van ongeveer drie maanden per jaar eind jaren tachtig tot zes maanden per jaar in 2010-2014. Temperatuurverschuivingen zijn de meest waarschijnlijke oorzaak van de ecosysteemveranderingen in de kern. "De resultaten komen overeen met andere studies van het noordpoolgebied, ’ zegt Wolders.

"Zoiets had ik nog nooit gezien, en ik had nog nooit zo'n duidelijk signaal gezien. Eerst dachten we dat we iets verkeerd hadden gedaan met de monsters, ', blikt Woelders terug. 'Als je je realiseert wat je ziet en hoe snel dingen veranderen, je wordt vernederd. Oke, dus dit is wat klimaatverandering doet in het noordpoolgebied."