Skorper av bakterier binder sanden i ørkenen. Bakteriene lager også et pigment, som suger sollys. Dermed blir disse bioskorpene varmere, og andre mikroorganismer overtar. I verste fall kan mikroorganismene dø ut på de varmeste områdene, frykter forskere. (Foto: F. Garcia-Pichel/Tidsskriftet Science)
Skorper av bakterier binder sanden i ørkenen. Bakteriene lager også et pigment, som suger sollys. Dermed blir disse bioskorpene varmere, og andre mikroorganismer overtar. I verste fall kan mikroorganismene dø ut på de varmeste områdene, frykter forskere. (Foto: F. Garcia-Pichel/Tidsskriftet Science)

Bakterier lager solfaktor i ørkenen

Usikker framtid for urgamle, livgivende skorper.

Publisert

I ørkener over hele verden kan du se mørke flekker. De kalles bioskorper og bygges av bakterier. Bioskorpene beskytter livet på flere måter.

Ikke bare er de livets egen solfaktor som skjermer for ultrafiolett stråling. De beskytter også viktige livsprosesser der karbon, nitrogen og fosfor inngår, ifølge en studie fra høsten 2015. Dessuten binder de sanden, slik at ørkenen ikke sprer seg.

På den andre siden – den mørke fargen til bioskorpene suger opp mer solstråler. Dermed blir bioskorpene varme. Kanskje for varme, viser en ny studie fra januar 2016.

For varmt

De samme forskerne har også tidligere advart mot at klimaendringer kan gi disse skorpene et hetesjokk. Hva som da vil skje med bioskorpene, er usikkert.

Forskerne har funnet ut at når temperaturen stiger, så blir det for varmt for bakterien det har vært flest av til nå.

En annen og mer ukjent bakterie overtar. Hva den vil gjøre med bioskorpene, vet ikke forskerne.

Mørkere områder i ørkenen skyldes pigmentet scytonemin, som lages av cyanobakteriene i bioskorpene. Bildet er fra ørkenen utenfor Chandler i Arizona i USA. (Foto: Ferran Garcia-Pichel, Arizona State University)
Mørkere områder i ørkenen skyldes pigmentet scytonemin, som lages av cyanobakteriene i bioskorpene. Bildet er fra ørkenen utenfor Chandler i Arizona i USA. (Foto: Ferran Garcia-Pichel, Arizona State University)

Pionerer på landjorda

Hva slags bakterier er det snakk om? Bioskorper lages blant annet av cyanobakterier. De har en lang og viktig historie å fortelle om livet på jorda.

Cyanobakteriene oppstod trolig for over tre milliarder år siden. De vokste i lag på lag av grønt slim på bunnen i grunne havområder.

For rundt 1,2 milliarder år siden – da livet skyllet opp fra havet – var det cyanobakteriene som først kledte den nakne landjorda.

Startet fotosyntesen

Cyanobakteriene var pionerer. De tok i bruk fotosyntesen for å høste energi fra de blå og ultrafiolette solstrålene.

Fotosyntesen lager oksygen. Cyanobakteriene har ansvaret for at det er oksygen i vann og i luft.

Dødbringere

I første omgang var det en katastrofe, tror forskerne. Oksygen var gift for de fleste mikroorganismene den gangen. Det ble massedød.

I neste omgang reagerte oksygenet med drivhusgassen metan i lufta. Drivhuseffekten ble svakere og temperaturen sank.

Cyanobakteriene er dermed også trolig skyld i at verden forsvant inn under et isdekke for rundt 650 millioner år siden – det som kalles snøballen jorda.

Livgivere

Men fra gammel massedød vokser ny evolusjon. Forskere tror at planteceller tok til seg cyanobakterier i det som kalles endosymbiose. Slik fikk også planter fotosyntese.

Og hva med oksygenet fra cyanobakteriene, det som tidligere hadde drept og frosset ut livet? Nå ble det en velsignelse.

Oksygenet og dets kjemiske fetter ozonet stanset de skadeligste ultrafiolette strålene før de nådde ned til bakken.

Oksygenet i lufta blåste så liv i arter som krever mye energi – dyr og etter hvert mennesker. Både planter og dyr i vann og på land kan altså takke cyanobakteriene for at de finnes.

Slik startet det: Cyanobakteriene i urhavet dannet lag på lag av slim, biofilm. Denne ble forsteinet til stromatolitter. Denne stromatolitten er rundt en millard år gammel og er fra Siyeh-formasjonen i Glacier National Park i Montana i USA. (Foto: National Park Service)
Slik startet det: Cyanobakteriene i urhavet dannet lag på lag av slim, biofilm. Denne ble forsteinet til stromatolitter. Denne stromatolitten er rundt en millard år gammel og er fra Siyeh-formasjonen i Glacier National Park i Montana i USA. (Foto: National Park Service)

Kler ørkenen

Bioskorper vokser ikke bare i varme ørkener. Moser og lav lager også bioskorper og dekker kjøligere og fuktigere områder.

Her binder bioskorpene nitrogen, karbon og fosfor og vann i jorda. Slik blir de livsviktige for planter og trær.

I ørkener er bioskorpene en viktig livsform. De dekker nær halvparten av overflaten. Nå går de en usikker og hetere framtid i møte.

Gjør det varmt for seg selv

Et varsel fikk vi i 2013. Da viste en gruppe forskere at klimaendringer var i ferd med å gjøre det for varmt for bioskorper i ørkenen.

I alle fall for varmt for den cyanobakterien som er best kjent fra bioskorpene, Microcoleus vaginatus. Nylig har noen av de samme forskerne vist hva som skjer når temperaturen stiger.

Temperaturøkningen er delvis cyanobakterienes egen skyld. Solfaktoren de lager for å beskytte seg mot UV-strålene er nemlig et pigment, scytonemin. Det er mørkt og suger sollys – og varme.

Varmen kan være nyttig og livgivende i tempererte, fuktigere områder. I tørre, varme ørkener kan den ta livet av mikroorganismene, advarer forskerne bak den nyeste studien i Nature Communications.

Temperaturen under de mørke bioskorpene blir nemlig ti grader høyere enn i den lysere sanden omkring. Det viser målingene som forskerne har gjort midt på dagen i ørkenen sydvest i USA.

En moden bioskorpe i sandjord på Coloradoplatået, ørkenområdet der statene Utah, Colorado, New Mexico og Arizona møtes. Mørkere flekker er kolonier av cyanobakterier som har produsert det mørke pigmentet scytonemin. Andre cyanobakterier lever rett under overflaten. (Foto: Estelle Couradeau/Science)
En moden bioskorpe i sandjord på Coloradoplatået, ørkenområdet der statene Utah, Colorado, New Mexico og Arizona møtes. Mørkere flekker er kolonier av cyanobakterier som har produsert det mørke pigmentet scytonemin. Andre cyanobakterier lever rett under overflaten. (Foto: Estelle Couradeau/Science)

Ny og mindre kjent

Dermed må gode, gamle Microcoleus vaginatus gi tapt for en annen og mindre kjent cyanobakterie, Microcoleus steenstrupii. Hva den vil gjøre med bioskorpene er altså usikkert.

Microcoleus steenstrupii er oppkalt etter den danske biologen Japetus Steenstrup. De ble først beskrevet på 1920-tallet av den danske botanikeren Johannes Boye Petersen, som lette etter alger i de varme kildene på Island.

Cyanobakterier er nemlig det samme som litt feilaktig kalles blågrønnalger. De er nemlig ikke alger.

Når disse giftige mikroorganismene vokser opp i forurensede farvann og innsjøer, minner de oss om at våre aktiviteter skyver på den store økologiske balansen.

Global virkning

Den samme påminnelsen får vi også i verdenshavenes og innsjøenes motstykke – jordas tørreste egner. Klimaendringene kan spores ned under skorpene av noen av jordas eldste livsformer. Hvordan den nye økologiske balansen vil stille seg inn i ørkenen, vet forskerne ennå ikke.

I studien i Nature Communications skriver de at nettopp slike fargeforandringer som pigmentet scytonemin lager kan ha virkninger på global skala.

Faktisk er det rundt 15 millioner tonn scytonemin i all verdens bioskorper, har forskerne regnet ut.

Bioskorpene deltar i samspillet mellom klima og biosfære. De må skrives inn i det store strålingsregnskapet for jorda, ifølge forskerne.

Referanser:

Estelle Couradeau m.fl: Bacteria increase arid-land soil surface temperature through the production of sunscreens, Nature Communications 20.1.2016, doi:10.1038/ncomms10373.

Ferran Garcia-Pichel m.fl: Temperature Drives the Continental-Scale Distribution of Key Microbes in Topsoil Communities, Science 28.6.2013, Vol.340, Issue 6140, pp.1574-1577, DOI: 10.1126/science.1236404,sammendrag.

Jayne Belnap: Some Like It Hot, Some Not. Kommentar til studien ovenfor av Ferran Garcia-Pichel m.fl, Science Vol.340, Issue 6140, pp.1533-1534, sammendrag.

Manuel Delgado-Baquerizo m.fl: Biocrust-forming mosses mitigate the negative impacts of increasing aridity on ecosystem multifunctionality in drylands, New Phytologist, 9.10.2015, DOI: 10.1111/nph.13688, sammendrag.

Jayne Belnap: The potential roles of biological soil crusts in dryland hydrologic cycles, Hydrological Processes, 25.9.2006,DOI: 10.1002/hyp.6325, sammendrag.

Dag O. Hessen: Solar radiation and the evolution of life, Solar Radiation and Human Health, Det norske vitenskapsakademi, 2008.

 Johs. Boye Petersen: The fresh-water cyanophyceæ of Iceland, arbejder fra den botaniske have I København, Nr. 101, 1923.