I anledning af FN’s Ocean Decade sendte DTU Aqua i sommeren 2021 et hold gymnasielærere med forskningsskibet Dana mod Island. Her samlede de erfaringer og viden til undervisningen – læs deres rejseberetning her.
Tekst:
Ida Pedersen, Gentofte HF; Kristine Bacher, Brøndby Gymnasium; Jakob Givskud, H.C.Ø. Gymnasiet; Nanna Kamp Frellsen, Gladsaxe Gymnasium
Billeder:
Kristine Bacher
Det står klart, at havet spiller en afgørende rolle i forbindelse med de globale klimaforandringer. Selvom man ikke lige kan se det, så optager havet store mængder af den CO2, som vi mennesker udleder i atmosfæren og økosystemerne under havets overflade er i forandring på grund af ændringer i temperatur og smeltende iskapper.
For at få sat mere fokus og opmærksomhed på det der foregår under havets overflade har FN erklæret de næste ti år som ”Hav-årti”. I den anledning har DTU Aqua for første gang nogensinde inviteret en gruppe gymnasielærere med på togt i det nordatlantiske hav på forskningsskibet Dana.
På baggrund af en motiveret ansøgning fik 18 gymnasielærere med fagene geografi og biologi mulighed for at komme med på et syv dage langt togt i sommeren 2021 fra Hirtshals til Reykjavik. Undervejs på skibet skulle der foretages forskellige havundersøgelser og gymnasielærerne blev fodret med foredrag fra forskerne og fik også en god indsigt i livet ombord på et forskningsskib. Formålet med turen var, udover de konkrete undersøgelser, at sætte havet på dagsordenen og klæde gymnasielærerne på til at inddrage den nyeste viden om havets betydning for klimaforandringerne og ændringer i fødekæder i den daglige undervisning ude på de gymnasiale uddannelser.
Som del af en større gruppe gymnasielærere gik vi ombord på forskningsskibet Dana om formiddagen den 8. juli 2021 i Hirtshals, og straks efter satte vi kurs ud over Nordsøen mod Island. Skibet er indrettet som en arbejdsplads. Det vil sige, at der er laboratorier og foredragssal ombord. I kahytterne er der arbejdsborde, og i kabyssen bliver maden serveret. Der er faste spisetider for hele besætningen på skibet og om aftenen er det muligt at hygge i sofahjørnet til et slag kort.
Hver dag arbejdede vi gymnasielærere i grupper, og udførte forskellige prøvetagninger og analyserede det data vi fik. I pauserne mellem arbejdsopgaver var der mulighed for at gå på dæk, hvor der blev spottet havfugle og hvaler.
På forhånd var der udvalgt et antal steder langs ruten, hvor der skulle tages prøver. Positionerne for prøvetagning blev justeret undervejs i samråd med kaptajnen ombord, så Dana kunne følge sin tidsplan, så det næste hold forskere der stod klar i Reykjavik kunne komme ombord.
På hvert stop blev en CTD-måler (conductivity, temperature og depth) sænket ned i vandsøjlen for at måle temperatur, salinitet og dybde, samt estimeret klorofyl og iltindhold. Hver gang CTD’en trækkes op, trykkes der på en knap i kontrolrummet ved den ønskede dybde, så vandprøverne tages mellem de forskellige springlag. Vandprøverne indeholder planteplankton, som bruges til at korrigere estimatet for klorofyl. CTD-målerens estimat for klorofyl er baseret på refleksion af lys fra omgivelserne i havet, og det skal kalibreres for præcist at kunne omregne lysrefleksion til klorofylmængde, som igen er et udtryk for, hvor stor primærproduktionen er på den givne dybde i vandsøjlen.
I kontrolrummet oplevede vi, at software og programindstillinger også kan drille ombord på et forskningsskib, og at der er en imponerende mængde avanceret udstyr, som det kræver højt specialiseret personale at få det til at fungere. I nogle af vores målinger måtte CTD’en hejses op og sænkes ned igen en ekstra gang, og flaskerne udløses manuelt fra kontrolpanelet i stedet for direkte gennem computerprogrammet. Men på de dybe målestationer skulle alt helst klappe. Det tager ca. 1½ time at sænke CTD’en ned på 800 meters dybde, da den skal foretage målinger undervejs. Da det tager nogenlunde den samme tid for at tage den op igen, er det ikke muligt at tage prøverne om, da det ville medføre en 3 timers forsinkelse.
På grafen herunder ses temperatur- og salinitetsprofil fra station 4 (se kort herunder). Station 4 befinder sig ved den dybe kanal mellem Færøerne og Shetlandsøerne. Her strømmer der koldt og saltholdigt vand fra nord op over randen og ned i dybet. Den dybe strøm kan ses på grafen, hvor der er et springlag mellem 400 og 700 m dybde.
Klorofyl og primærproduktion
En anden gruppe tog sig af vandprøverne fra CTD’ens vandflasker. Vandet skulle filtreres og analyseres for klorofylindhold for at få viden om hvor i vandsøjlen primærproduktionen er størst. Efter filtrering skulle klorofyl ekstraheres med ethanol.
Efter 6 timer kom prøverne i et fluorometer som målte klorofylindholdet. Målingerne blev derefter brugt til at kalibrere CTD’ens estimater af klorofyl. CTD’en måler nemlig klorofyl ud fra refleksion af lys i bestemte bølgelængder, og når man kender absolutte værdier af klorofyl i vandet i enkelte dybder, så kan man korrigere og bruge CTD’ens estimater igennem hele vandsøjlen til at få et samlet billede af mængden af planteplankton i dybden. For hver målestation blev der tilføjet nye punkter til kalibreringen, så der til sidst på togtet kunne laves en samlet vurdering af variationen i klorofyl på de forskellige stationer.
Vigtigheden af vandlopper
Den sidste arbejdsgruppe tog sig af vandprøverne, der var indsamlet med planktonnettet. Disse prøver blev møjsommeligt undersøgt i stereolupper i skibets laboratorie. Her blev vandlopperne talt, og det viste en klar sammenhæng mellem antallet af vandlopper og koncentrationen af planteplankton (målt gennem klorofylkoncentration).
Vi fandt flest vandlopper der, hvor der også var størst primærproduktion, hvilket også var det, vi forventede at finde, da vandlopperne lever af planteplankton. Optællingen i petriskåle på en gyngende båd var en oplevelse, man sent vil glemme – det krævede tålmodighed og en del gentagelser, når båden vippede, og man måtte starte optællingen forfra. Herunder ses prøvetagning fra skibet.
Især vandloppen af slægten Calanus (se figur 2) har stor betydning for den marine fødekæde og spiller en afgørende rolle for økosystemet i det arktiske ocean. Den arktiske Calanus hyperboreus har den egenskab, at den er god til at akkumulere fedt og, da den bliver spist af fiskelarver, fugle og hvaler, udgør den en vigtig komponent i den arktiske fødekæde. Derfor er det interessant om det er den fede arktiske vandloppe eller om det er den slankere Calanus finmarchicus, som trives bedre ved lidt varmere temperaturer, der er den mest udbredte art.
Det er afgørende hvilken vandloppeart, der er dominerende i det arktiske hav, da fedtindholdet i vandlopperne bestemmer hvilket dyreliv der kan understøttes. I den arktiske marine fødekæde er vandloppernes fedtstof enormt vigtig for de større dyrs evne til selv at opbygge fedtdepoter. Vi har på vores togt med Dana stiftet bekendtskab med de arktiske arter Calanus hyperboreus, Calanus glacialis og den sydfra kommende Calanus finmarchicus. De to arktiske arter indeholder en noget større fedtmængde end den slankere sydlige art.
Forskere har fulgt fordelingen af vandloppearter i Arktis over en årrække, og på togtet fortalte professor Torkel Gissel Nielsen fra DTU Aqua, at man begynder at se en bekymrende forandring. Den fedeste af vandlopperne Calanus hyperboreus er i tilbagegang, mens den noget slankere vandloppeart Calanus finmarchicus er i fremgang. Ændringen tilskrives klimaforandringer med varmere havtemperatur og smeltende havis. Disse ændringer betyder, at der sker forandringer i tidspunkt for forårsopblomstringen af planteplankton (som er føde for vandlopperne). Det betyder gunstigere forhold for den tynde C. finmarchicus. Konsekvensen er blandt andet, at der ikke sker en fedtophobning op gennem fødekæden, når mange af vandlopperne indeholder mindre fedt, og det påvirker overlevelsesevne og reproduktion op gennem hele fødekæden. I sidste ende får det også betydning for mennesker, der lever af dyr fra havet i denne region.
Undervejs på togt var der dagligt forelæsninger af de forskere, der var med, og her fik vi en indsigt i en anden interessant vinkel på hvor betydningsfulde vandlopper er på globalt plan. Ekskrementer fra de mange Calanus virker som en biologisk kulstofpumpe, hvor der dagligt deponeres store mængder kulstof på bunden af havet (se figuren herunder). Calanus optager carbon fra plankton, og udskiller dette i deres afføring, også kaldet peplets. Disse er så tunge, at de kan falde hele vejen gennem vandsøjlen, også på tværs af springlag, for til sidst at blive aflejret på havet bund. Pga. den globale havstrøm vil der gå mellem 500-1000 år før denne carbonmængde vil komme til overfladen igen i områder med upwelling af bundvand.
Dermed kan ændringer i vandloppernes optag af kulstof have betydning for ændringer af kulstofkredsløbet både nu og langt ud i fremtiden.
Afslutning og ny begyndelse
Togtet sluttede i Reykjavik, hvor vi forlod Dana. Det havde været en fantastisk lærerig uge, og vi var kede af at skulle sige farvel til skibet.
Heldigvis mødtes vi igen i oktober, hvor vi havde to dages kursus. Her udarbejde vi blandt andet udarbejde undervisningsmateriale og simple forsøg, man kan lave i undervisningen til eleverne på landets gymnasier, HF og VUC, når man underviser i havets økosystem og klimaforandringerne i både geografi og biologi.
Undervisningsmaterialet vil blive gjort tilgængeligt til fri afbenyttelse til næste skoleår (i 2022), så lærere i hele landet kan bruge hands-on-læring fra felten og dermed sætte mere fokus på havet og FN’s hav-årti. Det er endnu ikke afklaret hvor det bliver mangfoldiggjort.
Marie Habekost Nielsen om deltagelsen på Danatogtet
Hvad er din uddannelse og arbejdssted?
Jeg er uddannet cand. scient i naturgeografi og har efterfølgende taget en ph.d. i agrohydrologi og et sidefag i biologi. Jeg arbejder på Gefion Gymnasium i København.
Hvorfor meldte du dig til Danatogtet?
Jeg synes, det var en spændende mulighed. Eventyret i at sejle over Nordatlanten, og muligheden for at møde spændende mennesker og for at blive opdateret på det arktiske havmiljø.
Hvad har du lært om havet og hvad kan du tage med hjem?
Jeg har lært noget nyt om dybhavsdannelsen og den termohaline cirkulation. Derudover lærte jeg også om det arktiske marine økosystem, hvor vandlopper spiller en stor rolle.
Fik du noget ud af den biologiske del? Hvis ja hvilke?
Ja, blandt meget andet er jeg blev opmærksom på, at det ikke er ligegyldigt, hvilke vandlopper, der findes i de arktiske have, da nogle dyr kun vælger at spise den store, fede vandloppe Calanus hyperboreus, men ikke den lille vandloppe Calanus finmarchicus. Derudover er det interessant, at vandloppernes peplets (afføring) bidrager betydeligt til kulstoflagringen i havene – i hvert fald de næste 1000 år til dybhavets vand atter kommer op til overfladen.
