Överlevarna i Östersjöns döda bottnar
Östersjöns syrefria bottenzoner motsvarar en yta större än Danmark. Men även i de mest extrema syrefria zonerna finns det djur som klarar av att överleva. De rundmaskar och djurplanktonägg som forskare har hittat i dessa döda bottnar kan hjälpa andra arter att komma tillbaka den dagen syretillståndet förbättras i Östersjön.
I Östersjön finns idag ett av de största områdena i världen med väldigt lite syre eller helt syrefria havsbottnar där varken fisk eller andra djur kan överleva. Det beror delvis på att det är ett bräckt hav, där syrerikt och sötare ytvatten inte blandas med det saltare och tyngre bottenvattnet. Östersjön är alltså redan från början särskilt känsligt för syrebrist, och i kombination med yttre påfrestningar kan det få förödande konsekvenser.
Mycket forskning visar att det är övergödningen som är den viktigaste orsaken till att arealen döda bottnar ökar. Tillförseln av näring leder till stora algblomningar, speciellt under vår och sommar, och en del av algmaterialet sjunker till havsbotten. Där bryts det ner av bakterier i en process som förbrukar syre. Om syrehalten blir för låg kan fisk och djurplankton förflytta sig uppåt till mer syrerikt vatten. Men för de bottenlevande djuren finns inte den möjligheten, och dessa djursamhällen riskerar därför att dö.
Men, hur ”döda” är egentligen dessa bottnar? Även om det är omöjligt för större djur som musslor och ringmaskar att överleva så finns det mikroskopiska små djur, mindre än en millimeter, som har anpassat sin livsstil efter de mest extrema förhållanden. Kan de överleva även i Östersjöns syrefria miljöer? Det ville vi ta reda på.
Ett djurplanktonägg av släktet Bosmina i det syrefria sedimentet. Foto: Oleksandr Holovachov
RNA avslöjar arterna
Ett exempel på en anpassad strategi är djurplanktonets ägg. Djurplanktonen lägger äggen i det fria vattnet, och de sjunker sedan ner till havsbotten och begravs i sedimentet. Under vanliga förhållanden kläcks de efter en viss tid eller när temperatur-, ljus-, eller syreförhållanden förbättras. Det sker inte i permanent syrefria döda zoner, där äggen istället begravs allt djupare i sedimentet i takt med att nytt organiskt material sjunker till havsbotten. Där kan de ligga kvar under lång tid om de inte förstörs av den giftiga gasen svavelväte, som också finns i dessa bottnar.
Med hjälp av olika molekylära metoder kan man söka efter levande celler tack vare att de har en aktiv ämnesomsättning. Vid ämnesomsättning, eller metaboliska processer som forskarna kallar det, så frisätts nämligen molekylen mRNA, som kan ge mängder av information om vilka processer som pågår. Vi undersökte sediment från döda bottnar utanför Gotland där vi hittade just planktonägg i mikroskop. Med hjälp av mRNA-datan kunde vi också konstatera att de var levande.
Rundmaskar har den högsta diversiteten av alla djur på jorden - inga andra varelser uppträder i så många former och storlekar.
Vi var förberedda på att djurplanktonäggen kunde förekomma i sedimentet även i de djupare delarna av Östersjön, och de fanns ända nere vid 210 meters djup. Det var däremot förvånande när mRNA-datan också visade att rundmaskar var aktiva i sedimentet. Rundmaskar har den högsta diversiteten av alla djur på jorden - inga andra varelser uppträder i så många former och storlekar. De finns både i havet och på land och kan variera från mindre än en millimeter små organismer upp till flera meter långa maskar som lever som parasiter i valar. Vissa små rundmaskar har en reproduktionscykel på bara några dagar och kan därför kolonisera nya miljöer snabbt. Mångfalden av dem innebär också att de äter olika sorters föda - somliga livnär sig på bakterier medan andra föredrar alger eller är predatorer som äter andra små djur.
En rundmask av släktet Sabatieria i det syrefria sedimentet. Foto: Oleksandr Holovachov
Oväntat tåliga djur
De maskar vi hittade var cirka en millimeter långa och fanns i alla sediment oberoende av syrenivå. Att dessa rundmaskar är tåliga i syrefattiga miljöer vet vi sedan tidigare, men det var anmärkningsvärt att se livstecken från dem på så stora djup i Östersjön, och i bottnar som varit syrefria under så lång tid. Dessa sediment har också höga halter av svavelväte som är giftigt för de flesta djur, vilket påverkar vilka arter som förekommer i sedimentet. Speciellt bra lyckades släktena Sabatieria och Halomonhystera överleva, vilket vi också kunde se i mikroskop. Vi hittade både hanar, honor och ungar vilket tyder på att de inte bara överlever utan också kan föröka sig i dessa miljöer. I Karibiska och Keltiska havet har man sett att specifika marina släkten av rundmaskar kan leva i symbios med svaveloxiderande bakterier, som hjälper till att minska halten av det skadliga svavelvätet för masken. Detta skulle också kunna vara möjligt för en del rundmaskar som Sabatieria i Östersjön, men det behöver undersökas vidare. I de mest extrema miljöerna såg vi att det var färre rundmaskar men också att de sänkt sin ämnesomsättning för att kunna överleva. Nästa steg i forskningen är att bättre förstå hur dessa överlevnadsstrategier fungerar på cellnivå. Sådan kunskap skulle också kunna bidra till annan forskning, exempelvis om dessa små djur kan överleva långa rymdresor eller på andra himlakroppar.
En rundmask av släktet Halomonhystera i det syrefria sedimentet. Foto: Oleksandr Holovachov
Betydelse för framtiden
Rundmaskarnas överlevnad i Östersjöns döda bottensediment visar vilken hög anpassning och uthållighet ett liv på havsbotten kräver. Våra resultat visar att maskarna klarar en rad olika extrema förhållanden i Östersjön, men detta kan också få betydelse för andra bottenlevande djur. Rundmaskarna har nämligen en viktig roll i ekosystemet, eftersom de äter bakterier och är föda för andra större arter som havsborstmaskar och kräftdjur. Om övergödningen minskade och syreförhållandet förbättrades i Östersjön skulle populationen av rundmaskar öka och fler planktonägg kunna kläckas, samtidigt som andra arter skulle kunna komma tillbaka. Kläckta djurplankton kan också simma uppåt från havsbotten, vilket i sin tur påverkar näringskedjan i det fria vattnet. Med andra ord, när de döda bottnarna åter blir beboeliga finns det redan mat och levande djur där, vilket kan bidra till en snabbare återkolonisering av både små och stora djur.