Økosystemer
Østgrønlands barske kystområder gemmer på varme kilder, hvor der trods vandets høje temperaturer er et frodigt liv af mikroorganismer. De har tilpasset sig de ekstreme miljøer, hvor både varme, lys og mørke er udfordringer.
Andre steder i Grønland kan du roligt lægge hænderne i blød. I Unartoq-kilden i Sydgrønland, som har været kendt siden nordboernes tid, kan du faktisk lægge hele kroppen i blød, for her er temperaturen i naturens spabad 38-40 oC – noget som også turister synes er en oplevelse. Ved Qeqertarsuaq og andre kystnære steder på Disko-øen holder kilderne en temperatur på ca. 2-18 oC stort set hele året. Nogle kilder er desuden svagt radioaktive, dog ikke på et niveau der er skadeligt. Og i Ikkafjorden i Sydgrønland må du hoppe i fjorden for at se resultatet af, at kildevand siver op gennem den mudrede fjordbund. Her reagerer kildevandets kemiske stoffer med havvandets og udkrystalliserer mineralet ikait. Det har resulteret i en unik undersøisk ”skov” af mange hundrede mineralsøjler på mellem en meter og nogle og tyve meters højde.
De grønlandske varme kilder udgør således nogle enestående habitater, som er omfattet af naturbeskyttelseslove på Grønland, men der er stadig store huller i forskernes viden om kildernes biologi, geologi og deres udbredelse.
Sammen med glaciologerne William Colgan og Eva Bendix Nielsen fra GEUS har professor Michael Kühl fra Københavns Universitets Marinbiologiske Laboratorium i Helsingør netop afsluttet et større detektivarbejde for at kortlægge forekomsten af varme kilder på Grønland. Han uddyber:
”Det har været en spændende proces, hvor vi har gennemgået gamle ekspeditionsberetninger og artikler, konsulteret kort og grønlandske stednavnsbetegnelser for varme kilder, samt indhentet oplysninger fra både lokale inuit og forskere der har besøgt kildeområder.”
Forskernes arbejde har resulteret i en database, som beskriver mere end 350 varme kilder på Grønland. Men der er formodentlig mange flere, for som Michael Kühl siger:
”De fleste af de kilder, vi kender, ligger ude på kysten, og det afspejler jo, at det er her, opdagelsesrejsende og fangere mest er kommet forbi. Men kigger man på geologien, er der intet i vejen for, at der også kan findes kilder længere inde i landet. Glaciologerne på GEUS har fx observeret vandfyldte områder under isen, og de arbejder med en idé om, at der kan være varme kilder under gletsjerne eller under indlandsisen. Det er vigtigt at vide, fordi det kan betyde noget for afsmeltningen af isen.”
På spørgsmålet om man måske ligefrem kan finde en grønlandsk pendant til den gigantiske og mystiske Lake Vostok på Antarktis med ukendt liv, siger Michael Kühl:
”Der er så vidt jeg ved ikke foretaget biologiske undersøgelser i søerne under den grønlandske iskappe – men det er da fristende at spekulere i! Vi er nu begyndt at analysere satellitbilleder i vores videre jagt på nye varme kilder i Grønland. Desuden ligger lokalbefolkningen uden tvivl inde med en stor viden om sådanne kilder, som vi kun lige er begyndt at drage nytte af.”
De varme kilder i Østgrønland har længe været i fokus for Michael Kühl. Han fortæller om det fascinerende fænomen:
”Kilderne på Liverpool Land og Blosseville Kyst, hhv. nord og syd for det kæmpemæssige Scoresbysund fjordsystem, er de varmeste, vi kender til på Grønland med vandtemperaturer op til 58-62 grader. De har været opdaget og kendt af de tidligste ekspeditioner på østkysten, men der har ikke været forsket særlig meget i dem. Der har været botanikere forbi, fordi det varme vand, der vælder ud af kilderne, skaber et mildt mikromiljø, så man har en meget frodig flora omkring kilderne. Også med nogle plantearter, man ellers ikke finder andre steder på Grønland. Jeg er mikrobiolog, så jeg er mere interesseret i, hvad det er, der danner de farvestrålende bevoksninger i kilderne.”
”Belægningerne består af mikroorganismer, der er indlejret i slim, som de selv udskiller, hvilket danner op til flere centimeter tykke såkaldte biofilm med forskellige farver – orange, grønne, røde, brun-sorte. Lignende belægninger ses i andre ekstreme miljøer som fx de varme kilder i Island og i Yellowstone National Park i USA.”
Michael Kühl fortæller, at der er en række nye mikroorganismer i de prøver, forskerne tager med hjem til laboratorierne. En af de mere bemærkelsesværdige ting handler om farverne. Forskeren uddyber:
”De farvestrålende biofilm i kildevældene er mest udtalte i de rigtigt varme kilder. Her kan temperaturen variere ved udspringet fra 45-48 oC og helt op til 62 oC. Ved så høje temperaturer kan flercellede organismer ikke trives. Så her er vi i en ren mikrobiel verden domineret af bakterier og arkæer. Der er ingen snegle eller orme, der græsser, så det gør, at mikroorganismerne kan udvikle de her tykke belægninger.”
”Når man går nedstrøms i kilden, falder temperaturen på et tidspunkt til under ca. 40 oC. Så forsvinder farverne, hvor der begynder at dukke flercellede organismer op, der spiser og roder rundt i bakteriebelægningerne, som bliver tyndere og blandes op til en mere mudret masse.”
”Biofilmenes farve skyldes tilstedeværelsen af cyanobakterier, der danner fotopigmenter så som klorofyl, hvormed de indfanger sollyset og udfører iltdannende fotosyntese, ligesom vi kender det fra alger og planter. Herved optages kuldioxid, og der dannes sukkerstoffer som sammen med næringssalte bruges af cyanobakterierne til at opbygge ny biomasse. Det er der så en række forskellige andre mikroorganismer, der kan drage fordel af, fordi de kan nedbryde biomassen tilbage til kuldioxid og næringssalte via forskellige typer stofskifte. Hele systemet er drevet af lys, og cyanobakterierne sikrer sig en god udnyttelse af sollyset ved at optimere deres fotopigmenter til fotosyntesen.”
”Samtidig skal de også beskytte sig mod høje niveauer af UV og blåt lys, der kan beskadige cellerne i de lavvandede kilder. Især om sommeren, hvor der kan være sollys 24 timer i døgnet. Så cyanobakterierne laver deres egen solcreme i form af forskellige beskyttelsespigmenter. Tilsammen fører dette til biofilmenes orange, mørkegrønne og nogle gange rødlige farver i de varme kilder.”
Mikroorganismer findes overalt på jorden, selv i de mest ekstreme miljøer. De findes i de dybeste oceaner og langt nede i undergrunden, hvor der er koldt, evigt mørke og et gigantisk tryk. Men også i næsten kogende vand omkring undersøiske kildevæld og varme kilder på land eller i ekstremt sure miljøer, hvor de trives i noget der minder om svovlsyre. Hvordan kan de det? Michael Kühl besvarer mit spørgsmål:
”Helt essentielt skal man sikre sig, at ens celle fungerer. Cellerne, selv for en bakterie, er et komplekst system. I varme kilder har mikroorganismerne fx udviklet cellemembraner, som fungerer ved høj temperatur ved at ændre de molekyler, som sammensætter membranen."
Michel Kühl fortæller om forskernes hypotese, som den ser ud lige nu:
”Biofilmene i kilderne er ekstremt slimede – lidt ligesom en meget blød mozzarellaost. Om sommeren har cyanobakterierne alt det lys, de skal bruge til fotosyntesen, hvor de fikserer CO2 og danner kulhydrater. Det skal de så omsætte til vækst og ny biomasse, hvortil de også skal bruge næringssalte som kvælstof- og fosforforbindelser til at opbygge fx nye proteiner, DNA m.m. Men der er kun en begrænset mængde næringssalte i kildevandet, hvor de vokser.”
Belægningerne består af mikroorganismer, der er indlejret i slim, som de selv udskiller, hvilket danner op til flere centimeter tykke såkaldte biofilm med forskellige farver – orange, grønne, røde, brun-sorte.
”Så teorien er, at cyanobakterierne om sommeren oplever et overskud af fotosynteseprodukter, som de udskiller til omgivelserne i form af slimstoffer, der netop har et stort indhold af kulhydrater. Om vinteren, når det er mørkt, er biofilmene til gengæld energibegrænsede, og der dannes ikke nyt substrat ved fotosyntese. Men hvor kan de så få substrat fra? Slimstofferne! Dem kan de bruge som energikilde og nedbryde. Man kan sige, at cyanobakterierne om sommeren, når der er lys nok, laver sig en madpakke til om vinteren.”
Michael Kühl bemærker:
”Indtil videre er dette blot en hypotese, som vi har formuleret på basis af ganske få målinger og besøg ved kilderne. Det er således vigtigt at foretage mere grundige undersøgelser i kilderne både om sommeren og vinteren for at teste om hypotesen holder, og for at få et mere detaljeret indblik i de varme kilders mikroorganismer og biogeokemiske processer. Dog er de østgrønlandske kilder svært tilgængelige, især om vinteren, så det er både dyrt og kræver god logistisk planlægning, og ikke mindst hensyntagen til at flere af disse områder ofte besøges af isbjørne. Men vi arbejder på sagen.”
Mikroorganismer i ekstreme miljøer har tilpasset sig de specielle fysisk-kemiske forhold. Et eksempel er bakterierne i ikkasøjlerne med de lave vandtemperaturer og den høje pH. I havvand er pH ca. 8, altså noget mere surt end søjlernes kildevand med pH på 10. Disse tilpasninger er noget, som biotekindustrien har et godt øje til. I vaskemaskiner anvendes typisk vaskemidler ved temperaturer på 30-40 oC og derover, men kan man sænke vasketemperaturen til fx 20 oC, kan man spare energi. Derfor er der stor interesse i at udvikle enzymer til vask ved lavere temperaturer, og ikkasøjlerne er et godt sted at lede efter bakterier med sådanne enzymer. Men der kan også gemme sig nogle spændende nye mikrober og enzymer i de varme kilder på Grønland.
Inuit i Østgrønland har fundet en anden, smart løsning i nogle af de varme kilder, fortæller Michael Kühl:
”I Rømer Fjord er der en meget karakteristisk kilde, som danner et krater på cirka en halv meter i diameter. Her bobler der mere end 55 grader varmt vand op, og vi har målt pH-værdien til ca. 10. Under vores feltarbejde i 2003 var det krater det første, vi fik øje på. Da vi kom hen til krateret, lå der karklude nede i det. Det er et område, som også bliver brugt til jagt af lokale folk, så vi tænkte ikke så meget over det. Men under vores ophold ved kilderne i Rømer Fjord kom der en stor familie i to både. De slog så et vasketelt op lidt nedstrøms fra kilden, hvor temperaturen var tolerabel til at vaske sig selv, og der blev også vasket tøj i kilden. Kildevandets høje temperatur og pH værdi er jo sammenlignelig med forholdene i en moderne vaskemaskine. Så her havde de lokale inuit fundet deres egen naturlige vaskemaskine.”
Ekspeditionerne var finansieret af Carlsbergfondet og Leister Foundation.
Inspirationsspørgsmål til skoleelever
Links til mere info