Algen Helicosphaera carteri har eksistert i over 23 millioner år. Det betyr at denne arten har taklet overgangen fra et varmere klima med høyere nivåer av CO2 i atmosfæren til kalde istider. Med andre ord har den egenskaper som gjør at den takler ulike typer klima.

Den kan nemlig ta opp CO₂.

Derfor har forskere ved Centre for Ecological and Evolutionary Synthesis (CEES) ved Universitetet i Oslo valgt å se nærmere på den lille algen.

Ulike varianter

Helicosphaera carteri er en art som er relativt utbredt. Derfor finnes den i mange ulike typer farvann, også i områder med mindre næring. Forskerne valgte å bruke ulike varianter av samme alge for å se om de reagerte på forskjellig måte. Det gjorde de.

Det kan bety at ikke alle varianter av samme art vil klare å tilpasse seg klimaendringer.

– Noen av konsekvensene av klimaendringer som vi ser for Helicosphaera carteri-variantene vi har brukt i våre eksperimenter, er trolig også gyldige for andre lignende alger, sier Jorijntje Henderiks, en av forskerne bak studien.

Helicosphaera carteri-celler som var hentet fra områder med mindre næringsstoffer, slik som Middelhavet, hadde allerede vennet seg til næringsfattig vann. Disse cellene har redusert næringsbehovet sitt, noe som gjør dem bedre tilpasset dette miljøet.

Dette har konsekvenser for hvordan denne arten påvirker den globale karbonsyklusen.

Mindre næring med klimaendringer

Modeller viser at en av effektene av varmere hav, er at næringsstoffene vil befinne seg dypere ned i vannmassene. Det betyr at de øvre vannlagene, hvor det er mest lys og dermed også mest liv, vil bli mer næringsfattig.

Dersom modellene stemmer, vil flere arter måtte venne seg til mindre næring eller så blir de nødt til å takle mindre lys. Det er spesielt fosfor og nitrogen som er begrensende faktorer. Mindre næringsstoffer vil føre til fysiologisk stress og dermed et evolusjonært press på artene som berøres.

Helicosphaera carteri lever i de øvre solrike vannlagene hvor den tar opp CO₂ ved fotosyntese og dermed er en produsent for de marine næringskjedene. I tillegg til å ta opp CO₂ ved fotosyntese tar den opp CO₂ i en prosess kalt kalsifisering.

• Les også: Den mikroskopiske klimakampen

I kalsifiseringsprosessen lager den små mikrometerstore plater av kalsitt, og slipper dermed ut noe CO₂ som et biprodukt av prosessen. Likevel er det noe karbon som forblir i disse platene. Når kalsittplatene, kalt coccolither, blir begravd i sedimentene som fossiler på havbunnen, er noe CO₂ fjernet fra systemet.

– Denne komplekse balansen mellom disse to fysiologiske prosessene fotosyntese og kalsifiering er lett påvirkelig av klimaendringer, sier Henderiks.

Andre effekter

Andre effekter av et endret miljø er at mange alger produserer mindre eller tar opp mindre CO₂. Helicosphaera carteri tilhører en gruppe alger som lager skall av kalsiumkarbonat, bedre kjent som kritt. En av bestanddelene i kritt er CO₂.

Når det blir mindre næring, blir det også mindre produksjon av kritt, delvis fordi populasjonen blir mindre. Rapporten som er skrevet viser imidlertid bare at disse algene har varianter som vil takle overgangen til lavere næringsinnhold i vannet.

– Et aspekt ved klimaendringene som vi ikke så på i vår studie, er forsuring av havet. Andre studier har vist at når CO₂ løses i havvann blir det surere. Dette kan ha en «oppløsende» effekt på alle marine kalisifiserende organismer, alt fra Helicosphaera carteri til korallrev.

– Havforsuring vil trolig også redusere effekten av kalsifiseringen hos denne arten, sier Luka Šupraha, som også har deltatt i studien.

Et annet problem er temperaturen. I tidligere eksperimenter med andre alger har forskningsgruppen vist at fem graders økning i temperatur fører til økt behov for næringsstoffer, noe som trolig skyldes det fysiologiske stresset.

– Dette betyr at høyere temperatur kan forsterke effektene vi har sett i denne studien, sier Šupraha.

Viktige studier

For å forsøke å forutsi konsekvensene av klimaendringene lager forskerne modeller av virkeligheten. For at disse modellene skal kunne gi et riktig bilde av utviklingen, trenger man detaljert kunnskap om hvordan artene reagerer på ulike miljøer.

Tidligere studier har vist at ulike varianter av samme art kan reagere forskjellig på de samme miljøendringene.

– Vår studie viser først og fremst at en slik variant-spesifik respons til miljøforandringer er avhengig av deres øko-fysologiske tilpasninger. En reduksjon av næringsbehov er en tilpasning for Helicosphaera carteri når denne arten møter næringsfattige miljøer. Denne tilpasningen er åpenbart effektiv, siden denne arten har eksistert i 23 millioner år og overlevd mange klimaendringer, sier Henderiks.

Alt har en pris

Hvis alle arter lett kunne tilpasse seg svært ulike miljøer, ville ikke klimaendringene være et like stort problem, men tilpasningene har sin pris. Når algen reduserer sitt næringsbehov, kutter den også ned på andre prosesser i cellene, slik som kalsifiseringen.

– Dette er på kort sikt en kilde til CO₂ for miljøet, mens fotosyntesen binder CO₂ i organisk materiale. Dette viser at balansen mellom å frigjøre og å binde CO₂ av individuelle celler vil flyttes fra å ta opp CO₂ til å avgi CO₂.

– Dette, kombinert med andre effekter av klimaendringene, kan gjøre situasjonen verre. På denne måten kan tilpasningen til næringsfattige miljøer spille en rolle for hvordan kalsifiserende mikroalger påvirker det globale miljøet, sier Henderiks.

Referanse:

Šupraha, Luka, et al. Eco-physiological adaptation shapes the response of calcifying algae to nutrient limitation. Nature Scientific Reports, november 2015, doi: doi:10.1038/srep16499.