Toenemende hoeveelheden donkergekleurde koolstofverbindingen die afkomstig zijn uit stroomgebieden, stromen naar de Arctische en noordelijke meren. Ze veranderen het gebruik van hulpbronnen en de gemeenschapsstructuur van macro-invertebraten, zegt MSci Henriikka Kivilä in haar proefschrift in aquatische wetenschappen aan de Universiteit van Jyväskylä. Langdurige sedimentregistraties toonden ook aan dat naast oppervlaktestroming, nutriënten van mariene oorsprong kunnen een belangrijke rol spelen in de toekomst van de Arctische kustmeren.

Permafrost ontdooien, toename van de toendravegetatie en veranderingen in neerslagpatronen zijn bekende effecten van klimaatverandering in de Arctische landschappen. Koolstofverbindingen afkomstig van de permafrost en dikkere bodems komen terecht in meren langs de oppervlaktestroom en worden daar door verschillende organismen verwerkt.

In haar proefschrift onderzocht Henriikka Kivilä hoe materiaal van buiten de meren (allochtoon materiaal) de functionele assemblagestructuren en het gebruik van hulpbronnen in de meren heeft beïnvloed door gebruik te maken van archieven van meersedimenten.

De resultaten laten zien dat er meer terrestrische componenten in het voedselweb werden opgenomen wanneer de terrestrische belasting sterker was. Verhoogde terrestrische belasting verhoogde de productiviteit in de meren en veranderde de functionele assemblages van macro-invertebraten door, bijvoorbeeld, vermindering van het aandeel filter-feeders.

Functionele groepen macro-invertebraten kunnen worden ingedeeld, bijvoorbeeld, door hoe ze hun voedsel verzamelen, zoals roofdieren, filtervoeders en collectoren. Macro-invertebraten nemen deel aan de verwerking van de koolstofbelasting in meren, doordat ze zich op de bodem voeden en bewegen, beïnvloeden ze de hoeveelheid koolstof en voedingsstoffen die aan het sediment van het meer worden gebonden.

"Veranderingen van de functionele groepen zijn belangrijk in het ecosysteem, omdat ze structurele veranderingen op grotere schaal aangeven dan veranderingen van soorten. Ze hebben ook betrekking op de veerkracht van het ecosysteem tegen veranderingen in het milieu. Tot dusver, er is zeer weinig onderzoek van dit type uit langetermijngegevens, " merkt Kivilä op.

Sleutels tot de toekomst uit het verleden

Kivilä zegt dat veranderingen in het verleden ons helpen toekomstige veranderingen te voorspellen.

"Uit ons Canadese sedimentkernrecord hebben we waargenomen dat vooral nutriënten van mariene oorsprong de primaire productie in het meer een boost gaven. In de toekomst, door klimaatverandering veroorzaakte zeespiegelstijging kan de Arctische kustmeren productiever maken, ' zegt Kivila.

Allochtone koolstofinput stimuleert de microbiële productie in de noordelijke meren, waardoor de uitstoot van kooldioxide uit de meren toeneemt. Aquatische primaire producenten, zoals algen en andere fotosynthetiserende organismen, koolstofdioxide binden maar vaak komt er meer koolstofdioxide vrij dan gebonden.

"De noordelijke meren spelen een belangrijke rol in de wereldwijde koolstofcyclus, daarom is het belangrijk om te begrijpen wat er gebeurt met deze allochtone inputs in de meren en hoe ze de ecosystemen van meren beïnvloeden. We hebben dit soort informatie nodig om de gevolgen van klimaatverandering in de toekomst te kunnen voorspellen."

In haar Ph.D. proefschrift Kivilä bestudeerde oppervlaktesedimentmonsters en twee sedimentkernen die enkele duizenden jaren beslaan uit meren in Fins Lapland en Arctisch Canada. Ze bestudeerde het gebruik van hulpbronnen van macro-invertebraten uit stabiele isotoopsignaturen van koolstof en stikstof uit fossiele insectenresten. De oorsprong van de door de insecten geconsumeerde voeding kan worden gemodelleerd op basis van de stabiele isotopenverhoudingen.