Den levende permafrost

Save this PDF as:
 WORD  PNG  TXT  JPG

Størrelse: px
Starte visningen fra side:

Download "Den levende permafrost"

Transkript

1 Den levende permafrost Af: Morten Schostag Nielsen, Toke Andreasen, Bo Elberling, Anders Priemé & Carsten Suhr Jacobsen 18 TEMA // Den levende permafrost Permafrost er et ekstremt levested. I den øverste del af jorden svinger temperaturen voldsomt, og dybere nede er der frost året rundt. Samtidig har jorden et lavt indhold af næringsstoffer og lommer med meget højt saltindhold. Alligevel huser disse kolde jordsystemer et højt antal af bakterier. Op mod 10 millioner bakterier per gram jord trodser de barske livsbetingelser. Dette er på niveau med antallet af bakterier i en dansk landbrugsjord. Med de mange stressfaktorer skulle man tro, at permafrost indeholder en helt unik sammensætning af bakterier. Men ny forskning har vist, at den bakterielle sammensætning i permafrostens øverste lag minder om sammensætningen i jorde i varmere områder på jordkloden. Permafrostens aktivlag er ofte domineret af Acidobakterier, Actinobakterier, Proteobakterier og Verrucomicrobia. I den dybe permafrost dominerer Actinobakterier, Proteobakterier, Firmicutes og Bacteroidetes.

2 Fig. 1. Permafrostprøvetagning til mikrobielle undersøgelser. Forekomsten af Actinobakterier er ikke overraskende, fordi denne gruppe af bakterier er kendt for at være tolerant overfor kulde, og derfor kan overleve de kolde og næringsfattige betingelser. Firmicutesbakterier benytter sig af et dvale-stadie, hvor de indkapsler sig selv, og de kan på den måde overleve op til flere tusind år selv i permafrost. Udover bakterier lever der også mange mikrosvampe og archaea i permafrosten. Mikrosvampe er vigtige i forbindelse med nedbrydning af svært-nedbrydelige kulstofforbindelser, mens bakterier sættes i forbindelse med nedbrydningen af let nedbrydeligt kulstof. Archaea er en gruppe af encellede mikroorganismer, der blandt andet er kendt for at kunne producere metangas. Mikrobielle tilpasninger til et liv i den frosne jord Grænserne for, hvor videnskaben finder liv, rykkes løbende til mere og mere ekstreme miljøer. Permafrost er ingen undtagelse. For eksempel blev bakterien Planococcus halocryophilus for nyligt isoleret fra permafrost og viste sig i stand til at vokse og dele sig ved -15 C, (fig 2). Mikrobielt producerede gasser fra områder med permafrost i vintermånederne indikerer, at der foregår en mikrobiel aktivitet i frossen jord. Målinger har vist, at op mod 20% af den årlige metan-produktion kan foregå i vinterperioden. Mikro- organismer er således ikke kun i stand til at overleve de ekstreme forhold i permafrost, men er også i stand til at være aktive. I permafrosten dannes små lommer med høj salt-koncentration, som sænker frysepunktet betragteligt og gør, at disse lommer indeholder flydende vand. De vandholdige lommer formodes at være hot-spots for mikrobielt liv i permafrost. Mikroorganismer har mange forskellige tilpasninger til livet i den frosne jord. Nogle er i stand til at forøge cellemembranens gennemtrængelighed for derved at kunne vedligeholde aktivitet henover cellemembranen ved minusgrader. Derudover har mange kuldeaktive mikroorganismer specialdesignet deres enzymer til en lav temperatur og er ofte i stand til at producere antifryse-proteiner, som hæmmer dannelsen af iskrystaller i deres celle. Mikroorganismer i permafrost vigtige spillere for fremtidens klimaforandringer Grundet den globale opvarmning forventes det, at store mængder permafrost vil tø. Derved vil store dele af permafrostens enorme lagre af organisk materiale i langt højere grad blive nedbrudt og omsat af mikroorganismer. Gennem mikroorganismernes nedbrydning og omsætning af det organiske materiale vil drivhusgasser som kuldioxid (CO 2 ), metan (CH 4 ) og lattergas 19 TEMA // Den levende permafrost

3 Fig. 2. Her ses bakterien Planococcus halocryophilus, der er i stand til at vokse ved -15 C. Denne bakterie ændrer sin overflade fra glat til nubret, når den lever ved meget lave temperaturer. Billedet er trykt med tilladelse af Nadia Mykytczuk og Lyle White. 20 TEMA // Den levende permafrost (N 2 O) blive produceret og frigivet til atmosfæren, hvor de kan bidrage til en øget drivhuseffekt og dermed til en højere global temperatur. Derved kan mikroorganismer i permafrost blive en helt afgørende spiller for det fremtidige drivhusgasbudget. Videnskabelige undersøgelser har vist, at det mikrobielle samfund i permafrost hurtigt ændres ved optøning, samtidig med at der sker en høj produktion af metangas. Dette indikerer, at en forøget optøning af permafrost kan udløse en øget produktion af metangas. Ikke alle mikroorganismer kan klare den hårde vinter For bedre at forstå mikroorganismernes indflydelse på nedbrydningen af den store organiske pulje i permafrost har vi i CENPERM undersøgt, om den mikrobielle sammensætning i permafrostens aktivlag ændrer sig hen over en sæson. Vi udtog en borekerne af permafrost en gang om måneden igennem et helt år i Adventdalen på Svalbard. I disse kerner undersøgte vi den aktive del af mikroorganismerne i de øverste 25 centimeter af permafrosten. En interessant Grænserne for, hvor videnskaben finder liv, rykkes løbende til mere ekstreme miljøer. observation ved dette studie var, at den mikrobielle sammensætning ændrede sig markant fra oktober til november, og herefter nærmest var identisk fra november og frem til april, hvilket indikerer, at ikke alle mikroorganismerne kan vedligeholde en aktivitet hen over vinteren. Vi observerede, at den relative mængde af Proteobakterier steg fra juni til oktober, hvorefter denne gruppe blev reduceret drastisk i november måned. Det interessante ved denne observation er, at disse bakterier er kendt for at kunne vokse hurtigt, når tilgængelig næring er til stede, hvilket kan forklare stigningen hen over sommeren, hvor jorden tør, og næringsstoffer frigives. Det drastiske fald i november kan skyldes, at visse bakterier i denne gruppe ikke kan klare fryse-tø cyklussen, når jorden begynder at fryse igen. Det interessante er nu bl.a. at undersøge, hvad gruppen af vinteraktive mikroorganismer er i stand til at lave, og hvor stor deres aktivitet er. Dette er nogle af de spørgsmål, som CENPERM vil forsøge at svare på i den nærmeste fremtid.

4 Artiklen er skrevet af: Morten Schostag Nielsen Cand.scient., videnskabelig assistent, CENPERM, Geokemisk afdeling, GEUS. Fig. 3 Her ses et udsnit af den bakterielle sammensætning i én permafrost kerne fra Adventdalen, Svalbard. Det illustrerer den høje bakterielle diversitet i permafrosten. Kilder: Toke Andreasen Cand.scient. i biologi, CENPERM, Biologisk Institut, Københavns Universitet. Chu, H., Fierer, N., Lauber, C. L., Caporaso, J. G., Knight, R., & Grogan, P. (2010). Soil bacterial diversity in the Arctic is not fundamentally different from that found in other biomes. Environmental Microbiology 12, Mackelprang, R., Waldrop, M. P., DeAngelis, K. M., David, M. M., Chavarria, K. L., Blazewicz, S. J., Rubin, E. M. & Jansson, J. K. (2011). Metagenomic analysis of a permafrost microbial community reveals a rapid response to thaw. Nature 480, Mykytczuk, N. C., Foote, S. J., Omelon, C. R., Southam, G., Greer, C. W., & Whyte, L. G. (2013). Bacterial growth at 15 C; molecular insights from the permafrost bacterium Planococcus halocryophilus Or1. The ISME journal 7, Bo Elberling Professor og centerleder, Center for Permafrost (CEN- PERM), Institut for Geovidenskab og Naturforvaltning, Københavns Universitet. Tveit, A., Schwacke, R., Svenning, M. M., & Urich, T. (2013). Organic carbon transformations in high-arctic peat soils: key functions and microorganisms. The ISME Journal 7, Temaer til undervisningen: For eksempel til gruppearbejde i kl. og på stx. Hvordan overlever mikroorganismer i permafrosten? Hvad er forskellen på mikrobiel aktivitet og mikrobiel vækst? Hvorfor er mikroorganismer vigtige for drivhusgasbudgettet? Anders Priemé Professor, Center for Permafrost (CENPERM), Biologisk Institut, Københavns Universitet. Carsten Suhr Jacobsen Professor, Center for Permafrost (CENPERM), Geokemisk afdeling, GEUS 21 TEMA // Den levende permafrost

At give den gas i laboratoriet

At give den gas i laboratoriet At give den gas i laboratoriet Af: Bo Elberling & Anders Michelsen 22 TEMA // At give den gas i laboratoriet Fig. 1. Zackenberg i 2013 hvor en række permafrostkerner blev hjembragt for at undersøge, i

Læs mere

Klimaændringer. et varmt emne! SVIPA 2011: Sne, Vand, Is og Permafrost i Arktis

Klimaændringer. et varmt emne! SVIPA 2011: Sne, Vand, Is og Permafrost i Arktis Klimaændringer i Arktis et varmt emne! SVIPA 2011: Sne, Vand, Is og Permafrost i Arktis ORDLISTE AMAP Arctic Monitoring and Assessment Programme Arktis Ofte defineret som Jordens overflade nord for 66

Læs mere

En opdagelsesrejse med kunst og videnskab

En opdagelsesrejse med kunst og videnskab 32 A k t u e l N a t u r v i d e n s k a b 6 2 0 1 1 En opdagelsesrejse med kunst og videnskab Foto: Bo Elberling Nordøstgrønland Ekspeditionen 2011 er som en gammeldags opdagelsesrejse, hvor videnskabsfolk,

Læs mere

største Verdens bakterier Svovlbakterier af slægten Thioploca Artiklen kommer fra tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab: aktuelnaturvidenskab.

største Verdens bakterier Svovlbakterier af slægten Thioploca Artiklen kommer fra tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab: aktuelnaturvidenskab. 30 MIKROBIOLOGI Verdens største bakterier Svovlbakterier af slægten Thioploca Et menneskehår Svovlbakterier af slægten Thioploca Disse bakterier studerede forskerne ud for Chiles kyst i 1994. Navnet betyder

Læs mere

Hvad er drivhusgasser

Hvad er drivhusgasser Hvad er drivhusgasser Vanddamp: Den primære drivhusgas er vanddamp (H 2 O), som står for omkring to tredjedele af den naturlige drivhuseffekt. I atmosfæren opfanger vandmolekylerne den varme, som jorden

Læs mere

41/2002 TEMA-rapport fra DMU. Danmarks Miljøundersøgelser. Sne, is og 35 graders kulde. Hvad er effekterne af klimaændringer i Nordøstgrønland?

41/2002 TEMA-rapport fra DMU. Danmarks Miljøundersøgelser. Sne, is og 35 graders kulde. Hvad er effekterne af klimaændringer i Nordøstgrønland? 41/2002 TEMA-rapport fra DMU Danmarks Miljøundersøgelser Sne, is og 35 graders kulde Hvad er effekterne af klimaændringer i Nordøstgrønland? Danmarks Miljøundersøgelser 2002 Sne, is og 35 graders kulde

Læs mere

Notat vedrørende den tematiske jordstrategi s relevans for danske forhold

Notat vedrørende den tematiske jordstrategi s relevans for danske forhold - 1 - Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet 08-02-2011 Aarhus Universitet Notat vedrørende den tematiske jordstrategi s relevans for danske forhold Af lektor Lars Elsgaard Institut for Jordbrugsproduktion

Læs mere

HYDROGRAFI Havets fysiske og kemiske forhold kaldes hydrografi. Hydrografien spiller en stor rolle for den biologiske produktion i havet.

HYDROGRAFI Havets fysiske og kemiske forhold kaldes hydrografi. Hydrografien spiller en stor rolle for den biologiske produktion i havet. 5 Når to havområder er forskellige, er det fordi de fysiske forhold er forskellige. Forholdene i omgivelserne er meget vigtige for, de planter og dyr, der lever her. Det kan være temperatur-, ilt- eller

Læs mere

CO 2 Hvorfra, hvorfor, hvor meget?

CO 2 Hvorfra, hvorfor, hvor meget? Hvorfra, hvorfor, hvor meget? Jes Fenger Afdeling for Atmosfærisk Miljø Miljø- og Energiministeriet Danmarks Miljøundersøgelser 2000 TEMA-rapport fra DMU, 31/2000 - Hvorfra, hvorfor, hvor meget? Forfatter:

Læs mere

www.nødhjælp.dk Mad til alle! Med et landbrug, der både er effektivt og klimavenligt

www.nødhjælp.dk Mad til alle! Med et landbrug, der både er effektivt og klimavenligt Hvordan ør vi det www.nødhjælp.dk Mad til alle! Med et landbrug, der både er effektivt og klimavenligt 21 Klimaforandringer og landbruget 4 Landbrugets udslip og muligheder 6 Udfordringer for et klimavenligt

Læs mere

Mad og brændstof til europa. - på en klode med klimaforandringer og begrænsede resurser - med kritisk fokus på husdyrfoder og biomasse til energi

Mad og brændstof til europa. - på en klode med klimaforandringer og begrænsede resurser - med kritisk fokus på husdyrfoder og biomasse til energi Mad og brændstof til europa - på en klode med klimaforandringer og begrænsede resurser - med kritisk fokus på husdyrfoder og biomasse til energi forord Hvorfor dette hæfte? Verdenssamfundet oplever for

Læs mere

Alger til Biogas. Undervisningsmateriale til A- og B-niveau i biologi

Alger til Biogas. Undervisningsmateriale til A- og B-niveau i biologi Alger til Biogas Undervisningsmateriale til A- og B-niveau i biologi AlgeCenter Danmark 2012 Tekst: Sidsel Sode, Havets Hus Layout: Grete Fogtmann Jensen, Havets Hus Kontakt: Havets Hus Færgevej 4 8500

Læs mere

Skjern Enge som rollemodel

Skjern Enge som rollemodel A k t u e l N a t u r v i d e n s k a b 3 2 1 1 33 Skjern Enge som rollemodel Genetablerede vådområder fjerner kuldioxid fra atmosfæren og binder det som tørv, men samtidig udleder områderne metan, som

Læs mere

SKOV. Indhold SKOV klima og mennesker. klima og mennesker 1 SKOVE OG KLIMAFORANDRING SIDE 4 2 ØKOSYSTEMER I FORANDRING SIDE 18 SIDE 34

SKOV. Indhold SKOV klima og mennesker. klima og mennesker 1 SKOVE OG KLIMAFORANDRING SIDE 4 2 ØKOSYSTEMER I FORANDRING SIDE 18 SIDE 34 Indhold SKOV klima og mennesker 1 SKOVE OG KLIMAFORANDRING NATURGEOGRAFI / SAMFUNDSFAG / HISTORIE / SPROGFAG 1A Menneskets udledninger af drivhusgasser i skoven - Et historisk perspektiv 1B Introduktion

Læs mere

TEMA-rapport fra DMU. De gode, de onde og de grusomme bakterier. Miljø- og Energiministeriet, Danmarks Miljøundersøgelser

TEMA-rapport fra DMU. De gode, de onde og de grusomme bakterier. Miljø- og Energiministeriet, Danmarks Miljøundersøgelser TEMA-rapport fra DMU De gode, de onde og de grusomme bakterier Miljø- og Energiministeriet, Danmarks Miljøundersøgelser 33/2000 De gode, de onde og de grusomme bakterier Bjarne Munk Hansen Anne Winding

Læs mere

Fra Støv til Liv. Af Lektor Anja C. Andersen Dark Cosmology Center, Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet

Fra Støv til Liv. Af Lektor Anja C. Andersen Dark Cosmology Center, Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet Fra Støv til Liv Af Lektor Anja C. Andersen Dark Cosmology Center, Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet Observationer af universet peger på, at det er i konstant forandring. Alle galakserne fjerner

Læs mere

Kvælstof. et næringsstof og et miljøproblem. Landbrugets Rådgivningscenter

Kvælstof. et næringsstof og et miljøproblem. Landbrugets Rådgivningscenter Kvælstof et næringsstof og et miljøproblem Landbrugets Rådgivningscenter Kvælstof et næringsstof og et miljøproblem Leif Knudsen Hans Spelling Østergaard Ejnar Schultz Landskontoret for Planteavl Forord

Læs mere

5. Indlandsisen smelter

5. Indlandsisen smelter 5. Indlandsisen smelter Af Peter Bondo Christensen og Lone Als Egebo Indlandsisen på Grønland Grønlands indlandsis er den næststørste ismasse i Verden kun overgået af Antarktis iskappe. Indlandsisen dækker

Læs mere

Klimaændringer Hvad handler det egentlig om?

Klimaændringer Hvad handler det egentlig om? Klimaændringer Hvad handler det egentlig om? En introduktion for unge Europa-Kommissionen Klimaændringer Hvad handler det egentlig om? En introduktion for unge Europa-Kommissionen Generaldirektoratet

Læs mere

Alkohol og anæstesi. Bevidsthed og hukommelse. Bio-fysik. Hvordan virker bedøvelsesmidler

Alkohol og anæstesi. Bevidsthed og hukommelse. Bio-fysik. Hvordan virker bedøvelsesmidler Alkohol og anæstesi Bio-fysik Hvordan virker bedøvelsesmidler på celleniveau? Det ved vi forbavsende lidt om på trods af, at vi bruger midlerne næsten hver dag. På DTU prøver man at kortlægge nogle af

Læs mere

Forfatter: Trine Bang Hansen. Layout: Hanne Koch, DesignKonsortiet Fotos: Mikkel Østergård side: 22, 24, 25 Tryk: Øko-tryk på svanemærket papir

Forfatter: Trine Bang Hansen. Layout: Hanne Koch, DesignKonsortiet Fotos: Mikkel Østergård side: 22, 24, 25 Tryk: Øko-tryk på svanemærket papir Forfatter: Trine Bang Hansen Medforfattere: Asbjørn Wejdling, Christian Ege & Philipp von Hessberg Layout: Hanne Koch, DesignKonsortiet Fotos: Mikkel Østergård side: 22, 24, 25 Tryk: Øko-tryk på svanemærket

Læs mere

Danmarks Klimacenter rapport 13-06 Ozonlaget over Danmark og Grønland 1979-2012. Paul Eriksen, Nis Jepsen, Helge Jønch-Sørensen og Niels Larsen

Danmarks Klimacenter rapport 13-06 Ozonlaget over Danmark og Grønland 1979-2012. Paul Eriksen, Nis Jepsen, Helge Jønch-Sørensen og Niels Larsen 13-06 Ozonlaget over Danmark og Grønland 1979-2012 Paul Eriksen, Nis Jepsen, Helge Jønch-Sørensen og Niels Larsen København 2013 www.dmi.dk/dmi/dkc side 1 af 67 Kolofon Serietitel: Danmarks Klimacenter

Læs mere

Et malerisk. mysterium hvem ødelægger de danske kalkmalerier?

Et malerisk. mysterium hvem ødelægger de danske kalkmalerier? 14 A k t u e l N a t u r v i d e n s k a b 1 2 0 1 1 K E M I Et malerisk Foto: K.L. Rasmussen mysterium hvem ødelægger de danske kalkmalerier? Forskerens rolle minder ofte om detektivens. Det blev meget

Læs mere

Vækstfaktorer på 12:10. Steen Bengtsson

Vækstfaktorer på 12:10. Steen Bengtsson Vækstfaktorer på det specialiserede socialområde 12:10 Steen Bengtsson 12:10 VÆKSTFAKTORER PÅ DET SPECIALISEREDE SOCIALOMRÅDE STEEN BENGTSSON KØBENHAVN 2012 SFI DET NATIONALE FORSKNINGSCENTER FOR VELFÆRD

Læs mere

Ændringer af havniveauet i Danmark de næste 100 200 år

Ændringer af havniveauet i Danmark de næste 100 200 år Ændringer af havniveauet i Danmark de næste 100 200 år Resumé Havniveauet ved alle danske kyster undtagen i Nordjylland er stigende, og stigningerne forventes at blive kraftigere i de næste 100 200 år

Læs mere

Rikke Pape Thomsen er uddannet biolog og arbejder med kommunikation og forskningsformidling.

Rikke Pape Thomsen er uddannet biolog og arbejder med kommunikation og forskningsformidling. mad til milliarder forord Mad til milliarder KOLOFON Institut for Plante- og Miljøvidenskab Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet, Københavns Universitet Thorvaldsensvej 40, 1871 Frederiksberg C Udgivet

Læs mere

BIOS Grundbog B. Af Thomas Bach Piekut; Rikke Risom; Anders V. Thomsen; Leif Schack

BIOS Grundbog B. Af Thomas Bach Piekut; Rikke Risom; Anders V. Thomsen; Leif Schack ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZÆØÅ 123456789,. - _ abcdefghijklmnopqrstuvwxyzæøå BIOS Grundbog B Af Thomas Bach Piekut; Rikke Risom; Anders V. Thomsen; Leif Schack Dette er en pdf-fil med Bios Grundbog A Filen

Læs mere