Isbjerge bringer sten til dybhavet – og skaber nye levesteder

I 2021 vendte helikopterpiloter tilbage til forskningsisbryderen Polarstern med opsigtsvækkende nyt: Fra luften troede de, at de havde fået øje på en ukendt ø i Framstrædet.

“Resten af os var skeptiske. Men da vi fløj derud og kiggede ud ad vinduet, forstod jeg, hvorfor de havde troet, det var en ø. Det var et enormt isbjerg dækket af gigantiske stenbunker,” siger Kirstin Meyer-Kaiser, biolog ved Woods Hole Oceanographic Institution.

Nogle af bunkerne ragede flere meter op over sneen, og det blotlagte stenmateriale dækkede omkring 1.200 kvadratmeter. Tonvis af klippemateriale drev gennem Arktis, hundreder af kilometer fra de gletsjere, hvor rejsen var begyndt.

“Det var den opdagelse, der satte gang i hele undersøgelsen. Vi vidste, at stenene til sidst ville falde ned på havbunden, men vi ville gerne forstå, om der var tale om et enkelt ekstraordinært isbjerg, eller om det var en del af en langt større forandring,” forklarer Meyer-Kaiser.

Undersøgelsen, der er offentliggjort i Nature, viste, at hyppigheden af isbjergsobservationer i Framstrædet var steget til omkring det femdobbelte siden 2000. Gletsjere i det nordøstlige Grønland og det russiske højarktis blev mere ustabile og frigav flere isbjerge, mens tyndere og mere bevægelig havis førte dem mere effektivt gennem området.

Når isbjergene smelter, synker deres last af sten ned på en mudret havbund 2.500 meter længere nede. Her bliver stenene til sjældne øer af hårdt underlag for svampe, anemoner og andre dyr.

“Det bemærkelsesværdige er, at vi nu kan følge en proces, som vi normalt kun ville kunne aflæse i de geologiske lag,” siger Thomas Krumpen, havisfysiker ved Alfred Wegener-instituttet, Helmholtz-centret for polar- og havforskning i Tyskland. “For første gang kan vi forbinde klimadrevne forandringer ved fjerne gletsjere med målbare virkninger på livet i dybhavet.”

Forskere undersøger det stenrige isbjerg i Framstrædet i juni 2021. De usædvanligt store bunker af sten på overfladen blev udgangspunktet for undersøgelsen. Foto: Mario Hoppmann/AWI.

Sten skaber øer af liv i dybhavet

Den dybe arktiske havbund er kold, mørk og for størstedelens vedkommende dækket af fint sediment. Men den er ikke afskåret fra de forandringer, der sker tusinder af meter højere oppe. Når havisen trækker sig tilbage, kan det ændre, hvor meget organisk materiale der synker til bunds, mens fiskeri, industriel aktivitet og plastforurening også efterlader spor på flere kilometers dybde.

Nedfaldsstenene tilfører noget andet: pletter af fast underlag i et miljø, der ellers er domineret af mudder. På mange kamerabilleder er der næsten intet at se på sedimentet. Så glider en sten ind i billedet, ofte dækket af svampe, anemoner, blødkoraller og rørbyggende orme.

“Det var netop den kontrast, der fascinerede mig fra begyndelsen. Der kan være meget lidt synligt liv på mudderet, og så når man frem til en nedfaldssten dækket af lyserøde, gule og hvide organismer. Den fungerer virkelig som en ø i dybhavet,” siger Meyer-Kaiser.

Nogle af følgerne af havisens forandringer når dybhavet som føde. Algeopblomstringer nær og under isen kan sende organisk materiale ned gennem vandet, hvor det giver næring til dyr og stimulerer den biologiske aktivitet i sedimentet.

Nedfaldsstenene skaber i stedet levesteder. De udgør en fast overflade i et landskab af blødt mudder og gør det muligt for fastsiddende dyr at etablere sig. Disse dyr kan siden give ly til andre organismer, mens stenen ændrer strømmen og skaber små turbulente zoner i sedimentet omkring sig.

Når et isbjerg smelter, frigives det stenmateriale, det har transporteret, og synker mod havbunden. De største sten skaber hårde overflader, som siden kan koloniseres af dyr i dybhavet. Grafik: Martin Künsting/AWI, CC BY.

Sten kan rejse inde i et isbjerg i årevis

Stenene kan være blevet samlet op under en langsomt bevægende gletsjer eller aflejret på dens overflade af laviner. Når en del af gletsjeren kælver, kan materialet forblive fastfrosset inde i isbjerget gennem en rejse, der varer i årevis.

“Et isbjerg er ikke nødvendigvis bare en ren blok is. Det kan bære materiale med sig, som er blevet samlet op under gletsjeren eller aflejret oven på den, og lasten kan forblive fastfrosset under en meget lang rejse,” forklarer Meyer-Kaiser.

Isbjerge har transporteret sten ud i havet gennem hele Jordens historie. Det, der overraskede forskerne, var, hvor hurtigt stenenes antal og fordeling så ud til at ændre sig hundreder af kilometer fra den nærmeste gletsjer.

“Mellem 1983 og 2023 så vi en stigning i antallet af sten på omkring 20 procent. Forandringer i dybhavet sker normalt meget langsomt, så det oplagte spørgsmål var, om vi så et reelt langsigtet signal,” siger Krumpen.

Stenene når havbunden uden det synlige dyresamfund, der senere kommer til at dække dem. Bortset fra mikrober er en nyaflejret nedfaldssten stort set bar. Svampe, koraller og andre dyr må senere nå frem som larver, der føres med strømmen tæt på havbunden.

Uden en hård overflade har mange af disse arter ingen steder at slå sig ned. Men at skabe et levested er ikke det samme som at skabe et modent dyresamfund.

En kælvende gletsjer i det nordlige Grønland med bånd af sten og sediment indlejret i isen. Materialet kan senere føres med isbjerge i årevis. Foto: Esther Horvath/AWI.

Det kan tage årtier, før livet indtager de nye levesteder

I et tidligere eksperiment efterlod forskerne kunstige hårde overflader på den arktiske havbund i 18 år. Selv efter næsten to årtier var dyrene stadig mikroskopiske, og kun en lille del af områdets arter var nået frem.

“Atten år lyder som lang tid, men for disse samfund var det stadig kun begyndelsen,” siger Meyer-Kaiser.

Den langsomme udvikling kan forklare, hvorfor forandringerne først blev synlige senere. Isbjergstrafikken begyndte at stige omkring år 2000, men den tydeligste stigning i antallet af sten og de dyr, der levede på dem, blev registreret mellem 2015 og 2017.

“Min hypotese er, at vi ser en forsinket biologisk reaktion. De ekstra sten kan være begyndt at ankomme flere år tidligere, men samfundene havde brug for tid til at udvikle sig, før vi kunne registrere stigningen,” siger Meyer-Kaiser.

Det tilbageværende spørgsmål var, om forandringerne på havbunden afspejlede en bredere stigning i isbjergstrafikken – eller blot nogle få usædvanligt stenrige isbjerge, der var drevet forbi.

En glemt logbog afslørede stigningen i isbjergstrafikken

Forskerne forsøgte først at rekonstruere isbjergstrafikken ved hjælp af satellitdata. Men mindre og mellemstore isbjerge forsvandt næsten mod den omgivende pakis.

“Det er hvide genstande på en hvid baggrund. Jeg troede først, at satellitdata ville løse problemet, men for mange af de isbjerge, vi var interesserede i, var det næsten umuligt,” forklarer Krumpen.

Løsningen kom fra et uventet arkiv. Hver tredje time registrerer uddannede observatører ombord på forskningsisbryderen Polarstern vejret, sigtbarheden, havisen og, om der kan ses is fra gletsjere omkring skibet. Observationerne har fulgt den samme internationale standard i mere end fire årtier.

“Jeg faldt næsten over arkivet ved et tilfælde. Et isbjerg, der blev observeret for 40 år siden, kunne stadig sammenlignes med et, der bliver set i dag. Oplysningerne var blevet indsamlet løbende, men blev sjældent undersøgt med denne type spørgsmål for øje,” siger Krumpen.

Forskerholdet samlede omkring 8.200 gyldige observationer fra 99 ekspeditioner mellem 1981 og 2024. De udelukkede registreringer foretaget ved en sigtbarhed på under én kilometer samt gentagne observationer, hvor det samme isbjerg kunne være blevet talt med mere end én gang.

Fordi datasættet byggede på menneskelige observatører, undersøgte forskerne også, om ændrede rutiner kunne have skabt en falsk tendens.

“Min første reaktion var: måske havde de blot fået nye briller. Så vi tjekkede, om sigtbarheden eller andelen af manglende observationer havde ændret sig over tid. Det havde de ikke,” siger Krumpen.

Observatører ombord på Polarstern har i årtier registreret vejr, sigtbarhed, havis og forekomsten af is fra gletsjere. De rutinemæssige observationer blev afgørende for at rekonstruere stigningen i isbjergstrafikken. Foto: Stefan Hendricks/AWI.

Havisen afslørede, hvor isbjergene kom fra

Skibsloggene viste, hvor ofte der var stødt på isbjerge, men ikke hvor de kom fra. For at rekonstruere deres ruter brugte forskerne daglige satellitmålinger af havisens bevægelser.

De medregnede kun observationer, hvor isbjergene var fastlåst i kompakt pakis. Når et isbjerg er fastlåst i isdækket, følger det stort set den samme drivretning. Forskerne kunne derfor vende den registrerede havisbevægelse og estimere, hvor isbjerget stammede fra.

“Kun 106 ud af 1.362 observationer opfyldte vores strenge kriterier. Metoden er ikke præcis nok til at identificere den nøjagtige gletsjer i hvert enkelt tilfælde, men den kan skelne mellem de vigtigste kildeområder,” siger Krumpen.

De rekonstruerede ruter pegede mod det nordøstlige Grønland og det russiske højarktiske område. Holdet sammenlignede disse ruter med registreringer af gletsjertilbagetrækning, isudledning og massetab.

De anvendte også en koblet havis- og havmodel til at undersøge, hvorfor flere isbjerge nåede Framstrædet. Mængden af is, der frigives fra gletsjerne, blev holdt konstant, hvilket isolerede effekten af skiftende havisforhold på transporten.

“Det gjorde det muligt for os at adskille to processer. Så vi flere isbjerge, fordi gletsjerne producerede flere af dem, eller fordi ændrede havisforhold transporterede dem mere effektivt? Svaret viste sig at være begge dele,” siger Krumpen.

Isbjerget og havbunden bar samme aftryk

Dybhavsobservationerne stammede fra HAUSGARTEN, et langvarigt arktisk observatorium. Ved en station fotograferede kameraundersøgelser næsten den samme 2,6 kilometer lange strækning af havbunden i 2015 og 2017. Forskerne tællede stenene, målte deres størrelse og registrerede de dyr, der levede på dem.

“Det var afgørende at vende tilbage til den samme strækning. I andre år forhindrede isen os i at nå frem til nøjagtig det samme tværsnit, så sammenligningen mellem 2015 og 2017 gav os det mest pålidelige før-og-efter-billede,” siger Meyer-Kaiser.

Forskerholdet tog også prøver fra den med affald dækkede isbjerg, der blev opdaget i 2021, og sammenlignede dens sten med dem, der var blevet fotograferet på den nærliggende havbund.

“Overensstemmelsen var bemærkelsesværdig tydelig. Stenene bestod af de samme mineraler – skifer og kvarts – og deres størrelsesfordelinger var statistisk set ikke til at skelne fra hinanden,” siger Meyer-Kaiser.

En iskerne bekræftede, at den affaldsbærende isblok bestod af ferskvandsgletscheris snarere end frosset havvand. Dens elektriske ledningsevne var omkring tusind gange lavere end den nærliggende havis’, fordi gletscheris indeholder langt mindre salt.

Sammen gjorde de forskellige datasæt det muligt for forskerne at følge stenene fra de ustabile gletsjere, gennem Framstrædet og ned til nye levesteder på den dybe havbund.

Besætningen gør et dybhavskamera klar til at blive sænket ned i Framstrædet. Gentagne kameraundersøgelser gør det muligt at sammenligne de samme områder af havbunden over tid. Foto: Esther Horvath/AWI.

Isbjergstrafikken steg brat efter 2000

Skibsregistreringerne viste et tydeligt brud. Før 2000 blev der i gennemsnit registreret gletsjeris ved 4,9 % af de gyldige observationer i Framstrædet. Efter 2000 steg andelen til 25,6 %, og grupper på mere end fem isbjerge blev også langt mere almindelige.

“Jeg havde forventet et støjfyldt datasæt, men stigningen efter 2000 var bemærkelsesværdigt tydelig,” siger Krumpen.

Tendensen forblev statistisk signifikant, da forskerne opdelte Framstrædet i en vestlig og en østlig del. Tilbagesporingen pegede på to primære oprindelsesområder.

Isbjergene i den vestlige del af Framstrædet kom hovedsageligt fra det nordøstlige Grønland, især Zachariæ Isstrøm og Nioghalvfjerdsfjorden-gletsjeren. Mange af observationerne i den østlige del kunne spores tilbage til Severnaya Zemlya og Franz Josef Land i det russiske højarktis.

Satellitbillede af Nioghalvfjerdsfjorden-gletsjeren øverst og Zachariæ Isstrøm nederst i det nordøstlige Grønland i august 2021. Talrige nydannede isbjerge ses nær gletsjerfronterne. Billede: NASA/USGS, bearbejdet af Christopher Shuman.

En grønlandsk gletsjer sendte en bølge af isbjerge mod syd

Den tydeligste sammenhæng viste sig i det nordøstlige Grønland. Zachariæ Isstrøm havde været forholdsvis stabil i årtier, før den efter 2000 begyndte at bevæge sig hurtigere og trække sig markant tilbage. Varmere havvand og luft svækkede havisen og den såkaldte mélange – en tæt blanding af havis og isbjerge, der ligger presset mod gletsjerfronten og virker som en støtte. Da modstanden ved fronten blev mindre, kunne gletsjeren lettere bryde op.

“Da den støtte forsvandt, begyndte gletsjeren at gå i opløsning og frigive tusindvis af isbjerge. Nogle forbliver fanget i årevis, før de bryder fri og fortsætter mod syd. Vi kan stadig registrere den bølge i Framstrædet et årti eller mere senere,” siger Krumpen.

Det russiske signal var sværere at fortolke. Satellitregistreringerne er kortere og mere fragmenterede, og isbjerge kan forblive fastfrosset i kystnær fastis i måneder eller år, før de frigives i ryk. De tilgængelige data peger ikke desto mindre på vedvarende udtynding, tilbagetrækning og øget massetab i dele af det russiske højarktis.

“Vi ved, at der sker lignende forandringer der, men observationsgrundlaget er ikke godt nok til entydigt at knytte stigningen til én bestemt gletsjer og ét bestemt tidspunkt. Den usikkerhed er vigtig,” siger Krumpen.

Tyndere havis satte mere fart på rejsen mod syd

Øget kælvning var kun en del af forklaringen. Selv når forskerne holdt gletsjernes frigivelse af is konstant i modellen, førte et tyndere og mere bevægeligt dække af pakis flere isbjerge mod Framstrædet. Sammenlignet med de oprindeligt lave passagefrekvenser steg den simulerede hyppighed med omkring 69 % langs den vestlige rute og 56 % langs den østlige, selv om den absolutte forskel kun var få procentpoint.

“Den forandrede havis virker som en forstærker. Isbjergene holdes mindre tilbage, de driver hurtigere, og de tilbringer mere tid udsat for vind, bølger og åbent vand,” siger Krumpen.

Den større eksponering fremskynder også smeltningen og frigivelsen af stenene. Forskerne mener, at det meste af et isbjergs last normalt falder ud forholdsvis tæt på gletsjerfronten. Derfor er den øgede aflejring af sten hundreder af kilometer længere væk særlig afslørende.

Men opvarmningen førte ikke til flere isbjerge overalt. I Barentshavet og Laptevhavet betød mere åbent vand, at mange isbjerge smeltede tidligere, så færre overlevede længe nok til at fortsætte rejsen.

Et isbjerg omgivet af havis i det centrale Arktis. Når havisen bliver tyndere og mere bevægelig, kan isbjerge drive friere og nå længere, før de smelter. Foto: Mario Hoppmann/AWI.

Isbjergstrafikken efterlod et mønster på havbunden

På havbunden kunne forskerne se den samme forandring. Tætheden af nedfaldssten steg fra 1,59 til 1,93 pr. kvadratmeter mellem 2015 og 2017, og stenene gik fra at være nogenlunde tilfældigt fordelt til at ligge i tydelige klynger – et mønster, der stemmer med, at de var faldet ud af forbipasserende isbjerge. Både tætheden og artsrigdommen af dyr på stenene steg også markant.

“Biologisk set var det præcis, hvad jeg havde forventet. Disse dyr har brug for hårde overflader, så da der dukkede flere nedfaldssten op, forventede vi også flere steder, hvor de kunne slå sig ned. Det, der overraskede mig, var omfanget af den stigning i isbjergstrafikken, som havde bragt stenene hertil,” siger Meyer-Kaiser.

Flere nøglearter samlede sig også i tættere klynger, der afspejlede fordelingen af de nyligt aflejrede sten. En tidligere undersøgelse et andet sted i den østlige del af Framstrædet havde fundet en stigning i antallet af små nedfaldssten, hvilket tyder på, at mønsteret kan strække sig ud over dette ene transekt.

Undersøgelsen kan dog endnu ikke vise, hvor stor en del af den arktiske havbund der har forandret sig. Den detaljerede biologiske sammenligning stammer fra én langtidsstation, og modellen simulerede hverken, hvor mange sten de enkelte isbjerge bar med sig, eller præcis hvor de blev frigivet.

“Observationerne fra dybhavet er stadig kun et øjebliksbillede fra et forholdsvis kort transekt. Vi kan påvise mekanismen, men vi kan endnu ikke sige, hvor omfattende omformningen af økosystemet er. Det er undersøgelsens svaghed – og det spørgsmål, som fremtidige undersøgelser må besvare,” siger Krumpen.

Et nyt levested – men ikke nødvendigvis gode nyheder

Stenene bliver liggende på havbunden længe efter, at isbjergene er forsvundet. En forbigående begivenhed ved overfladen kan derfor skabe et levested, der består i årtier eller endnu længere.

“Isbjerget er midlertidigt, men stenen er det ikke. Når den først er nået ned på havbunden, kan den blive en del af økosystemet i meget lang tid,” siger Meyer-Kaiser.

Den økologiske reaktion kommer langt langsommere. Dyrene ankommer som larver, der driver tæt på havbunden, og det kan tage årtier, før et modent arktisk dyresamfund har udviklet sig.

“Vi ser sandsynligvis en forsinket reaktion på den isbjergstrafik, der begyndte at tage til omkring år 2000. Stenene kan være ankommet flere år tidligere, men det biologiske signal bliver først synligt, når tilstrækkelig mange dyr har haft tid til at kolonisere dem,” siger Meyer-Kaiser.

Den lokale stigning i biodiversiteten skal derfor tolkes med forsigtighed. Flere hårde overflader kan give plads til flere svampe, koraller og andre fastsiddende dyr, men det gør ikke klimaforandringerne gavnlige samlet set.

“Jeg vil beskrive det som et lille lyspunkt i en meget mørk sky. Vi ser måske større biodiversitet lokalt på den dybe havbund, men forandringen sker på bekostning af omfattende forstyrrelser af gletsjere, havis og økosystemerne ved overfladen,” siger Meyer-Kaiser.

Nedfaldssten på havbunden 2.500 meter under Framstrædet skaber hårde overflader for blandt andet svampe og anemonelignende dyr. Stenene kan blive liggende længe efter, at isbjergene, der bragte dem dertil, er smeltet. Billeder: Thomas Krumpen/AWI.

Øerne af liv bliver måske ikke ved med at brede sig

Tendensen fortsætter måske ikke i samme retning. Den biologiske produktivitet i polarhavene er ofte højest nær iskanten, hvor lys og næringsstoffer giver næring til intense algeopblomstringer. Når permanent havis bliver sæsonbestemt, kan denne produktive zone i første omgang brede sig. Men hvis sæsonisen viger for åbent vand, kan økosystemet langs iskanten krympe eller flytte sig, og med tiden vil der måske synke mindre organisk materiale ned til havbunden.

“Vi befinder os måske på den opadgående del af kurven lige nu. Det betyder ikke, at biodiversiteten vil blive ved med at stige. Efterhånden som systemet bevæger sig mod mere åbent vand, kan tendensen vende,” siger Meyer-Kaiser.

Forskerne ved heller ikke endnu, hvor de økologiske virkninger vil være stærkest. Nogle isbjerge mister det meste af deres stenmateriale tæt på gletsjeren, mens andre transporterer sten hundredvis af kilometer. Mængden af sten, der er fanget i isen, varierer enormt, og for det russiske højarktis mangler der stort set sammenlignelige målinger.

“Vi kender de vigtigste drivkorridorer, men vi kender endnu ikke lasten godt nok. Hvis vi skal kunne forudsige den økologiske påvirkning, må vi forstå, hvor meget materiale hvert isbjerg bærer med sig, og hvornår på rejsen det bliver frigivet,” siger Krumpen.

En ny bølge kan sætte mønsteret på prøve

Fremtidige ekspeditioner vil vende tilbage til tidligere kameratransekter for at undersøge, om stigningen ved HAUSGARTEN er en del af et bredere mønster.

“Nioghalvfjerdsfjorden-gletsjeren har stadig en lang flydende tunge, men stigende havtemperaturer svækker systemet. Hvis gletsjeren bliver mere ustabil, kan den sende endnu en bølge af isbjerge af sted. På en måde venter vi måske på at se, hvad en ny bølge vil gøre,” siger Krumpen.

Fordi disse dyresamfund udvikler sig så langsomt, er gentagne observationer afgørende.

Men selv de første observationer viser ikke nødvendigvis et uforstyrret økosystem.

“Vi kalder ofte det første observationsår for en reference, men det betyder ikke, at vi ser et uberørt økosystem. Det er blot vores første øjebliksbillede af et system, der allerede var under forandring,” siger Meyer-Kaiser.

Opvarmningen af Arktis stopper ikke ved gletsjerfronten. En gletsjer kan blive ustabil hundredvis af kilometer væk, sende isbjerge ud på skiftende drivruter og år senere omforme dele af den dybe havbund.

Processen er langt mindre i omfang end de enorme bølger af isbjerge, der spredte sten over Nordatlanten under den seneste istid. Men princippet er det samme: Forandringer i Jordens frosne egne kan sætte spor langt fra deres udspring.

“Tidligere var det en proces, vi rekonstruerede ud fra sedimenter tusinder af år senere. Nu foregår den hurtigt nok til, at vi kan se den udfolde sig,” siger Krumpen.