Naturen og klimaaendringerne i Nordøstgrønland 9788779347465, 8779347460 [PDF]

Zitiervorschau

Naturen

og klimaændringerne i Nordøstgrønland

Redigeret af: Mads C. Forchhammer Hans Meltofte Morten Rasch

Aarhus Universitetsforlag

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland © Danmarks Miljøundersøgelser, Aarhus Universitet, forfatterne og Aarhus Universitetsforlag 2009 Tilrettelægning og omslag: Juana Jacobsen, Kathe Møgelvang, Grafisk Værksted, Danmarks Miljøundersøgelser, Aarhus Universitet Forside- og bagsidefotos: Erik Thomsen Fotos i frise på forside: Morten Rasch, Henrik Spanggård Munch, Lars Holst Hansen Akvareller af Jens Gregersen

Printed in Denmark 2009


 

 
  
 
   


 
 

  


 

 ! "
#$$%
&  
  
 

 6YDQHP UNHWWU\NVDJ

eISBN 978 87 7934 746 5

Aarhus Universitetsforlag

Århus Langelandsgade 177 8200 Århus N København Tuborgvej 164 2400 København NV www.unipress.dk Fax 89 42 53 80

Bogen er udgivet med støtte fra Aage V. Jensens Fonde

Danmarks Miljøundersøgelser AARHUS UNIVERSITET

Indhold

Forord af Hans Kongelige Højhed Kronprins Frederik  4



Forfatterliste  6



Zackenberg – et økosystem under luppen  7



Mads C. Forchhammer, Hans Meltofte & Morten Rasch

Kapitel 1

Historie, etablering og drift  11



Morten Rasch & Hans Meltofte

Kapitel 2

Hvorfor studere et økosystem?  23



Mads C. Forchhammer, Torben R. Christensen, Hans Meltofte & Morten Rasch

Kapitel 3

Klimaet ændrer sig  33



Birger Ulf Hansen, Martin Stendel & Jørgen Buus-Hinkler

Kapitel 4

Jordmiljøet – permafrost og kulstofomsætning  45



Bo Elberling, Charlotte Sigsgaard & Torben R. Christensen

Kapitel 5

Plantedækket  57



Mikkel P. Tamstorf, Toke T. Høye, Lotte Illeris, Mads C. Forchhammer & Niels M. Schmidt

Kapitel 6

Søerne  69



Kirsten Seestern Christoffersen, Torben Linding Lauridsen & Erik Jeppesen

Kapitel 7

Trækfuglene  81



Hans Meltofte, Niels M. Schmidt, Toke T. Høye & Mads C. Forchhammer

Kapitel 8

Rovdyr og byttedyr  93



Niels M. Schmidt, Toke T. Høye, Thomas B. Berg, Hans Meltofte & Mads C. Forchhammer

Kapitel 9

Det marine miljø  105



Søren Rysgaard, Mikael K. Sejr, Peter Bondo Christensen, Erik W. Born & Ronnie N. Glud

Kapitel 10 Fremtidens højarktiske økosystemer  117

Hans Meltofte, Mads C. Forchhammer, Torben R. Christensen, Søren Rysgaard & Morten Rasch



Supplerende læsning  126

Forord af Hans Kongelige Højhed Kronprins Frederik

Jeg har siden 1995 med stor interesse fulgt tilblivelsen af Forskningsstation Zackenberg i den nordøstgrønlandske Nationalpark. Baggrunden for Forskningsstation Zackenberg er en gruppe forskeres meget grundige undersøgelser af et naturområde, som, de regnede med, ville ændres betydeligt som følge af den globale opvarmning. Disse forskere ønskede at beskrive et arktisk naturområde i “År Nul” for de forventede klimaændringer for således at kunne følge og dokumentere, hvad et varmere klima førte med sig. Da denne forskning ved Zackenberg indledtes for blot femten år siden, syntes det nærmest uforståeligt, at temperaturen i Nordøstgrønland skulle kunne ændre sig så betydeligt, som videnskaben nu forventer. I år 2000, hvor jeg personligt fik mulighed for at opleve Nationalparkens fantastiske natur på Sirius 2000 ekspeditionen fra Qaanaaq til Daneborg med hundeslæde, så vi, på den samlede strækning på ca. 3.000 km, enkelte indikationer på klimaændringer. Dengang vidste vi ikke meget om klimaets indvirkning på Arktis, men i dag ved vi, at klimaet og naturen i Arktis er under forandring, og Forskningsstation Zackenberg har udviklet sig til én af de førende forskningsstationer i det arktiske område – netop fordi de grundige undersøgelser her startede allerede, inden klimaændringerne virkelig tog fart. Således har jeg personligt kunnet opleve en del af disse ændringer i de seneste år, blandt andet på flere rejser til Arktis sammen med min hustru Hendes Kongelige Højhed Kronprinsesse Mary, Hendes Kongelige Højhed Kronprinsesse Victoria af Sverige og Hans Kongelige Højhed Kronprins Haakon af Norge. Denne bog er skrevet af en gruppe danske og grønlandske forskere, som hver især er de førende nationale specialister inden for det område, som de skriver om. De faglige tekster krydres dels af en lang række flotte billeder fra Zackenberg og Daneborgområdet, dels et udsnit af forskernes dagbogsblade fra stationen. Disse dagbogsblade beskriver ikke blot dagligdagen på Forskningsstation Zackenberg, de afslører også en dyb fascination af Grønlands naturverden. Dette er en fascination, som jeg fuldt deler. 07-11-2009

Foto: M. Rasch.

Forfatterliste Thomas B. Berg, forsker, Naturama Erik W. Born, seniorforsker, Grønlands Naturinstitut, Grønland Jørgen Buus-Hinkler, forsker, Danmarks Meteorologiske Institut Peter Bondo Christensen, seniorforsker, Danmarks Miljøundersøgelser, Aarhus Universitet Torben R. Christensen, professor, Lunds Universitet, Sverige Kirsten Seestern Christoffersen, lektor, Ferskvandsbiologisk Laboratorium, Københavns Universitet Bo Elberling, professor, Institut for Geografi og Geologi, Københavns Universitet Mads C. Forchhammer, professor, Danmarks Miljøundersøgelser, Aarhus Universitet Ronnie N. Glud, professor, Dunstaffnage Marine Laboratory, Skotland Birger Ulf Hansen, lektor, Institut for Geografi og Geologi, Københavns Universitet Toke T. Høye, forsker, Danmarks Miljøundersøgelser, Aarhus Universitet Lotte Illeris, adjunkt, Biologisk Institut, Københavns Universitet Erik Jeppesen, forskningsprofessor, Danmarks Miljøundersøgelser, Aarhus Universitet Torben Linding Lauridsen, seniorforsker, Danmarks Miljøundersøgelser, Aarhus Universitet Hans Meltofte, seniorrådgiver, Danmarks Miljøundersøgelser, Aarhus Universitet Morten Rasch, videnskabelig leder, Danmarks Miljøundersøgelser, Aarhus Universitet Søren Rysgaard, professor, Grønlands Naturinstitut Niels M. Schmidt, seniorforsker, Danmarks Miljøundersøgelser, Aarhus Universitet Mikael K. Sejr, seniorforsker, Danmarks Miljøundersøgelser, Aarhus Universitet Charlotte Sigsgaard, forskningsassistent, Institut for Geografi og Geologi, Københavns Universitet Martin Stendel, seniorforsker, Danmarks Meteorologiske Institut Mikkel P. Tamstorf, seniorrådgiver, Danmarks Miljøundersøgelser, Aarhus Universitet

6

Zackenberg

– et økosystem under luppen Af Mads C. Forchhammer, Hans Meltofte & Morten Rasch

Forskningsstation Z ­ ackenberg ­under nordlys i marts. For første gang i stationens 14-årige historie og i anledning af det internationale polarår (IPY) blev der moniteret i den sene vinterperiode. Foto: M.C. Forchhammer.

7

Højarktisk Lavarktisk og subarktisk Pakisgrænse i september Pakisgrænse i april Det Arktiske Ocean

t have lands Grøn

Qaanaaq / Thule Indlandsisen Zackenberg Baffin Bugt

Ittoqqortoormiit / Scoresbysund Qeqertarssuaq / Godhavn

ræ St k ar nm

Da

Forskere på området så advarselslamperne blinke rødt allerede i 1995, hvor drivhuseffekt ellers var noget, der handlede om tomaters modningsproces i baghavens drivhus. Visionære forskere fra Zoologisk Museum ved Københavns Universitet igangsatte derfor et tværfagligt naturovervågnings- og forskningsprogram i det centrale Nordøstgrønland med base i Zackenberg for at undersøge og overvåge effekter af klimaforandringer på naturen i højarktiske økosystemer (Fig 0.1). Zackenberg Basic hedder moniteringsprogrammet, der er blevet et af de mest omfattende overvågningsprogrammer i Arktis. Resultaterne fra de første 14 års overvågning præsenteres i denne bog, der sætter fokus på, hvordan de seneste klimaændringer har påvirket naturen og styret økosystemet i Nordøstgrønland – og i sidste ende giver bogen et bud på, hvordan resten af Arktis vil påvirkes af klimaændringer.

e

ræd

is St

Dav

Nuuk / Godthåb

de

Kangerlussuaq / Søndre Strømfjord

Temperaturen stiger, havisen i Det Arktiske Ocean skrumper, nedbørsmængderne i Østgrønland stiger voldsomt, og en lang række dyr og planter risikerer at forsvinde. Den menneskeskabte globale opvarmning slår hårdest igennem i Arktis, og fremtidsudsigterne er foruroligende for netop dette kæmpemæssige område. Konsekvenserne er samtidig vidtrækkende: Ændringerne i Arktis er en tidlig advarsel om, hvad der venter resten af Jorden.

Fra snefnug til gasudveksling Figur 0.1  Grønland med klimazoner, pakisens udstrækning i april og september samt placeringen af Zackenberg og en række byer. Se også kortet på omslagets flap.

At sætte et helt økosystem under luppen og følge de ændringer, der sker i takt med at klimaet ændrer sig, er en kolossal stor opgave. Mange praktiske forhold skal være på plads: Der skal være huse til indkvartering, kantine, værksteder, depoter, garager, kontorer og laboratorier – og egen landingsbane til de ugentlige fly fra Island. Samtidig skal forskere finde sammen på tværs af faglige områder og blive enige om, hvad der er vigtigt at observere i et langtidsperspektiv. Ved Zacken­berg observerer forskerne årligt ca. 1.500 fysiske og biologiske parametre, der dækker over så forskellige naturvidenskabelige områder som klimatologi, meteorologi, naturgeografi, glaciologi, mikrobiologi, botanik, zoologi og marinbiologi. Ikke ét område er uvæsentligt, når man vil forstå og beskrive, hvordan ændringer i klimaet vil påvirke og på sigt ændre et højarktisk økosystem. Studerer man f.eks. klimaets indflydelse på vegetationen og mængden af drivhusgasser, der udveksles mellem jord og atmosfære, er der flere forhold, man skal have tjek på (Fig. 0.2). Allerførst skal man have styr på, hvordan ændringer i lokale vejrforhold som temperatur og snenedbør er koblet til større tidsmæssige svingninger i atmosfæriske og marine klimasystemer. Endvidere afhænger effekten på økosystemet af mængden af sne og af landskabets karakter. På skråninger i læ for vinden dannes der f.eks. store snefaner, mens højtliggende flade områder ofte er blæst fri for sne hele vinteren igennem. Sådanne forskelle kan påvirke naturen ad mange forskellige veje. Som man kan se på Fig. 0.2, kan ændringer i snemængden påvirke planternes vækst og artssammensætning såvel som omsætningen af næringsstoffer i jorden. Dette betegnes ofte som en direkte klimaeffekt. Derudover vil ændringer af f.eks. snedybden også kunne påvirke et pattedyr som moskusoksens

8

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

adgang til planteføden, og det vil igen påvirke planternes vækst. Klima Dette er en indirekte effekt af klima. Man kan derfor sige, at Sne det er summen af både direkte og Temperatur indirekte klimaeffekter på økosystemet, der i sidste ende styrer, om eksempelvis udvekslingen af Moskusokse drivgasserne metan og kuldioxid Landskab fra jorden til atmosfæren ændres. DrivhusFor at kunne koble disse vidt Planter gasser forskellige ændringer i naturen kræves der endvidere observationer af mikrobiologiske, botaniske Jordvand og zoologiske forhold. Det er Næringsstoffer derfor, at et overvågningsprogram som Zackenberg Basic bliver så Figur 0.2  Et eksempel på hvorenormt. Og det er også netop derdan klimaændringer påvirker for, at undersøgelserne ved Zackenberg er helt unikke i international naturen i Nordøstgrønland. Der er mange måder, hvorpå ændringer sammenhæng. Kun ved Zackenberg har man målt de samme mange klimaet kan påvirke økosysteparametre i en længere årrække og detaljeret beskrevet de væsentligste imerne. Hver af de sorte pile viser mekanismer i hele økosystemet. Takket være Zacken­berg Basic ved vi, mulige veje, effekter af klimaænhvordan økosystemet fungerer, og hvordan det reagerer på de normale dringer kan gå. klimavariationer fra år til år. Kapitlerne i denne bog beretter om de mange forskellige måder, hvorpå klimaændringer kan påvirke det højarktiske økosystem. Men allerførst sættes scenen i kapitel 1 og 2. Her fortælles historien om opbygningen af forskningsstationen og om, hvordan man driver et så stort foretagende. Herefter følger et kapitel om, hvad et økosystem egentlig er for en størrelse, og hvorfor det er nødvendigt at studere et helt økosystem i en tværfaglig optik. Det tredje kapitel sætter den klimatiske scene, som den er nu, i 2009, og vender blikket mod fremtiden. Efter disse indledende overordnede betragtninger fokuseres der i de følgende seks kapitler på klimaeffekterne i de forskellige dele af økosystemet ved Zackenberg: jordmiljøet med permafrost og kulstofomsætningen, plantedækket, søerne, trækfuglene, rovdyr og byttedyr og det marine miljø. Selv om effekterne af klimaændringer Hvis du vil vide mere: supplerende læsning foregår forskelligt i disse miljøer, er der ikke desto mindre klare Denne bogs beretning om naturen og klimaændringerne i sammenhænge mellem dem. For Nordøstgrønland er primært baseret på to engelsksprogede, eksempel har tidspunktet for afvidenskabelige bøger: High-arctic ecosystem dynamics in a smeltningen af sne og is en helt changing climate og Carbon cycling in Arctic marine ecocentral betydning, der rækker på systems: Case study Young Sound, suppleret med en lang tværs af hele økosystemet, lige række videnskabelige artikler. fra opstart af planternes vækst over moskusoksers produktion af I de nævnte bøger kan man dykke ned i de mere teoretiske kalve til udvekslingen af drivhusog tekniske baggrunde for de mange forskellige forhold, vi gasser. Slutteligt samles bogens her giver et mere læsevenligt indtryk af. De fulde referencer forskning i et bud på, hvordan til relevante publikationer og netsteder er givet i bogens fremtidens højarktiske økosystelitteraturliste. mer kunne se ud.

Zackenberg – et økosystem under luppen

9

1

Forskningsstation Zackenberg har nu eksisteret i 14 år, og resultaterne fra de første 10 år er netop publiceret som en bog i serien Advances in Ecological Research fra forlaget Academic Press. Her bringer vi historien om stationens tilblivelse og konceptet for stationens arbejde.

10

Historie, etablering og drift Af Morten Rasch & Hans Meltofte

I 1991 besøgte en ekspedition Zacken­ berg med det formål at undersøge mulighederne for etablering af en forskningsstation på stedet. Ekspeditionen anvendte en gammel hytte, Zackenberg Fangststation, fra fangstmandsperioden som base under opholdet. Fra venstre ses: T.I.H. Andersson, B. Muus, H. Meltofte, B.H. Jakob­sen, J. Böcher, B. Fredskild og G.S. Mo­gensen. Foto: G.S. Mogensen.

11

Figur 1.1  Græssende moskus­ okser ved Zackenberg. Foto: N.M. Schmidt.

Årstallet er 1995. En flok moskusokser går og græsser i dalen under fjeldet Zackenberg i det øde højarktiske Nordøstgrønland. Stilheden brydes af motorlarm, og få minutter efter lander et fly af typen DeHaviland DHC-6 Twin Otter på et lille grusplateau umiddelbart neden for moskusokserne. Da motorerne er slukkede, stiger fem forskere og logistikere ud i ødemarken. Det er begyndelsen på et langtidsprogram, der skal studere effekterne på de følsomme højarktiske økosystemer af de forventede menneskeskabte klimaændringer, som i løbet af få år er blevet et ‘varmt’ diskussionsemne i forskerverdenen og i medierne. Fjorten år efter er scenariet ved Zackenberg et helt andet. På grusplateauet, hvor Twin Otteren landede, ses nu en mindre ‘landsby’ med ti huse, som benævnes Forskningsstation Zackenberg. Moskusokserne græsser stadig i dalen og synes ikke synderligt påvirkede af de mange travle forskere med deres måleinstrumenter (Fig. 1.1). De menneskeskabte klimaændringer er ikke længere blot et emne i forskerverdenen og i medierne, men er højt placeret på den internationale politiske dagsorden. Her er de observerede effekter i Grønland en af de væsentligste øjeåbnere.

Formålet med moniteringen Alt hvad vi vidste om det fysiske miljø og om floraen og faunaen i højarktisk Grønland (Boks 1.1) frem til 1990’erne, var baseret på nogle kortvarige forskningsekspeditioners undersøgelser – det ene år her, det andet år der. Der fandtes hverken en samlet kortlægning eller langtidsdataserier, som kunne belyse år til år-variationer eller mere langsigtede ændringer i naturen i relation til klimavariationer og

12

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

Boks 1.1  Nordøstgrønlands placering i Højarktis Arktis stammer fra det græske ord Arktikós for det, der hører til mod nord. Det kommer af Arktos – bjørn – for stjernebilledet Store Bjørn tæt ved Nordstjernen. Det er landet nord for trægrænsen, hvor der er tundra. Tundra kommer af finsk – tunturi – som betyder land uden træer. Her er gennemsnitstemperaturen for den varmeste måned under 10-12 graders varme. Arktis opdeles yderligere i en højarktisk og en lavarktisk zone. I den lavarktiske zone er der ofte frodigt med buske og andre planter i knæhøjde, mens der i den højarktiske zone kun er planter i ankelhøjde, og her når middeltemperaturen for den varmeste måned normalt ikke over seks graders varme. Yderligere falder der langt mindre sne i Højarktis. På sydspidsen af Grønland falder der således 100 gange så meget sne som i det nordligste Grønland, hvor der nærmest er ørkenklima med kun 25 mm nedbør pr. år. Hele Vestgrønland er lavarktisk, mens Nord- og Nordøstgrønland og dermed hele nationalparken er højarktisk. Grunden til, at Nordøstgrønland er højarktisk, er, at Storisen ofte ligger i et flere hundrede kilometer bredt bælte ud for kysten. Det er den sammenskruede og ofte mange år gamle is, der fra Det Arktiske Ocean driver ned langs med Grønlands østkyst, mens den langsomt smelter. I perioder med meget Storis er der tørt kontinentalt klima i Nordøstgrønland, mens der i perioder med mindre Storis er maritimt klima med meget sne om vinteren og meget tåge om sommeren. Mængden af Storis, der driver ned langs Østgrønlands kyst er således helt afgørende for klimaet i Nordøstgrønland.

Alaska

Sibirien Canada

Det Arktiske Ocean

Nordpolen

Zackenberg

Højarktisk Lavarktisk

Historie, etablering og drift

13

Boks 1.2

Studieområdet

Zackenbergdalen er en ca. 20 km2 relativt flad dal på nordsiden af Young Sund. Dalen er omgivet af 1.000-1.300 meter høje fjelde, herunder det 1.372 meter høje Zackenberg, som fik sit navn efter et lignende takket bjerg i Tyrol, da den tysk-østrigske Koldewey-ekspedition som de første europæere besøgte stedet i 1870. På det tidspunkt var de sidste inuitter i Nordøstgrønland givetvis uddøde, idet den engelske kaptajn Clavering havde mødt en lille gruppe som både de første og de sidste umiddelbart syd for Zackenberg i 1823. Klimaet ved Zackenberg er højarktisk. Årsmiddeltemperaturen er ca. –10 °C, og den månedlige middeltemperatur kommer kun over 0 °C i juni, juli og august, som også er de tre måneder, hvor Forskningsstation Zackenberg har sin normale åbningstid. Det meste af sneen samt isen på damme og lavvandede søer smelter i løbet af juni, og i juli bryder isen på de store søer og fjorde op. Mindre søer fryser til i september, fulgt af de store søer og fjordene i oktober, og isen når en tykkelse på omkring 2 m i løbet af vinteren, hvor temperaturen ofte når –30 °C. Zackenbergdalens bund og de omkringliggende fjeldskråninger har en meget stor variation af terræn- og vegetationstyper med udbredte kantlyngheder, frodige kær, græsland, polarpil-snelejer og mere tørre rypelyng-heder samt mere eller mindre nøgne grusbanker og blokmarker. Adskillige lavvandede damme og søer findes specielt i et stort område med morænebakker, som også udgør den nordvestlige afgrænsning af dalen. Dalen drænes af Zackenbergelven, som løber ud i Young Sund umiddelbart syd for forskningsstationen. Faunaen består dels af pattedyr som moskusokse, lemming, polarræv, snehare, lækat og mere sjældent polarulv og isbjørn, dels af fugle som rødstrubet lom, bramgås, havlit, fjeldrype, stor præstekrave, islandsk ryle, sandløber, almindelig ryle, stenvender, lille kjove, ravn og snespurv og dels af flere hundrede forskellige insekter og andre leddyr. Hertil kommer store mængder fjeldørreder i Zackenbergelven og de store søer, hvor de overvintrer under isen. Manipuleret flyfoto af dalen. Forskningsstationens placering er markeret med et

×.

×

14

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

andre faktorer. Det var baggrunden for, at en gruppe forskere på Zoologisk Museum ved Københavns Universitet i 1986 fik ideen om etablering af et længerevarende tværvidenskabeligt undersøgelsesprojekt i Nordøstgrønland, som ved en såkaldt økosystemmonitering skulle indsamle lange tidsserier vedrørende det fysiske og det biologiske miljø i et nordøstgrønlandsk økosystem. I 1991 havde ideen vundet så meget opbakning, at en gruppe på seks naturvidenskabsfolk og en logistiker kunne rejse til Nordøstgrønland og undersøge en række lokaliteter for etablering af en forskningsstation (foto side 11). Valget faldt på Zackenberg, som bød på næsten alle de naturforhold, som findes i højarktisk Grønland, samt muligheden for at etablere en landingsbane centralt i dalen (Boks 1.2). Området ligger nær nordgrænsen for sammenhængende vegetation i Nordøstgrønland, og det ligger midt mellem den kølige og nedbørsrige yderkyst og det tørre og solrige indland nær Indlandsisen ca. 70 km mod vest. Økosystemet i Zackenberg har således mulighed for at ‘bevæge’ sig både i retning af mere marint og mere kontinentalt præget klima.

Fra idé til virkelighed Det nyetablerede Dansk Polarcenter gjorde projektet til en af sine hovedindsatser, og med opbakning fra Kommissionen for Videnskabelige Undersøgelser i Grønland, Miljøstyrelsen og Statens Naturvidenskabelige Forskningsråd blev der sat gang i arbejdet med at etablere en forskningsstation på stedet. Allerede fra begyndelsen var konceptet for arbejdet i Zackenberg, at logistik, monitering og forskning skulle spille effektivt sammen (Fig. 1.2), og data fra moniteringen skulle være tilgængelige for såvel forskningsprojekterne på stationen som for andre interesserede forskere i ind- og udland. Et af hovedproblemerne i den hidtidige forskning i højarktisk Grønland var nemlig, at man aldrig vidste, om det år, man var i gang med at undersøge, var et ‘normalt’ år, et særlig koldt eller varmt år, eller et år, som på anden måde afveg fra gennemsnittet. Det ville de lange dataserier afhjælpe, så forskningsprojekter ved Zackenberg fremover ville kunne tage udgangspunkt i mange års observationer. Samtidig giver et tæt samarbejde med forskningen mulighed for løbende at udvikle moniteringen, så man ud over den faste måling af basisparametre også kan udvikle programmet, i takt med at nye forskningsemner opstår. Fra den første ekspedition til Zackenberg i 1991 skulle der gå seks år, førend den danske og den grønlandske forskningsminister sammen officielt kunne åbne stationen. Herefter er det gået meget stærkt, og den løbende drift af stationen og moniteringen foretages i dag i et stort tværfagligt samarbejde imellem fire danske og to grønlandske institutioner og med et samlet årligt budget på ca. 9 mio. kr. (Boks 1.3). Sideløbende hermed har forskningsstationen udviklet sig fra en samling avancerede villatelte til et effektivt, men lidt primitivt feltobservatorium og videre til en topmoderne international forskningsstation med gode laboratoriefaciliteter og moderne indkvartering (Boks 1.4).

Historie, etablering og drift

Figur 1.2  Samarbejdet om undersøgelserne ved Zackenberg benævnes Zackenberg Ecological Research Operations (ZERO) og omfatter forskningen, moniteringen og logistikken. Henning Thing fra Dansk Polarcenter var arkitekten bag akronymet ZERO, og i logoet symboliseres dette ‘nulpunkt’ af en ret linje, som efterfulgt af et stiliseret udsnit af Zackenbergfjeldets takkede profil symboliserer fremtidens klimasvingninger.

15

Boks 1.3  Zackenberg i årstal 1870:

Deltagere fra den tysk-østrigske Koldewey-ekspedition besøger Zackenberg med trækslæde og navngiver fjeldet efter et tilsvarende takket bjerg i Tyrol.

1930:

Danske fangstmænd etablerer en lille hytte ved udmundingen af Zackenbergelven bl.a. for at høste af de tusinder af fjeldørreder, som hvert år passerer op gennem ­elven.

1945:

Danske fangstfolk bygger en fangststation ved kysten vest for udmundingen af Zacken­bergelven, hvorfra 2-3 fangstmænd driver fangst på især polarræve.

1947-50:

Dansk Pearyland Ekspedition har base ved Zackenberg, hvorfra man med Catalinavandflyvere forsyner ekspeditionen i Peary Land.

1952-54:

British North Greenland Expedition til Dronning Louise Land bruger tilsvarende Zacken­ berg som sydbase for deres flyvninger med Sutherland-vandflyvere til Britannia Sø.

1959-60:

Den sidste danske fangstmand overvintrer i Zackenberg, hvorefter kun folk fra Slædepatruljen Sirius og vejrstationen i Daneborg driver jagt og fiskeri på stedet.

1974:

Hele Nord- og Nordøstgrønland udlægges som verdens største nationalpark, hvor kun meget begrænset jagt og fiskeri er tilladt.

1991:

Et forundersøgelseshold ankommer til Zackenberg og anbefaler, at en forsknings­ station etableres på stedet.

1992 og 1994: Mindre pionerhold undersøger forskellige elementer i Zackenbergs og Young Sunds økosystemer. 1995:

Efter flere års arbejde med tilvejebringelse af den nødvendige finansiering etableres der en forskningsstation bestående af store telte, såkaldte Weatherhaven Shelters.

1996:

Fem huse bygges af håndværkere fra firmaet Venslev Hytter.

1997:

Forskningsstation Zackenberg åbnes officielt af forskningsminister Jytte Hilden og Landsstyremedlem for Sundhed, Miljø og Forskning, Marianne Jensen.

1998:

Der etableres en mere permanent struktur for arbejdet ved Zackenberg med Asiaq, Danmarks Miljøundersøgelser, Københavns Universitet og Dansk Polarcenter som partnere.

2002:

Den landbaserede miljøovervågning udvides med et marint miljøovervågnings­ program med base i Daneborg, 20 km sydøst for Zackenberg.

2004:

Hendes Majestæt Dronning Margrethe II og Hans Kongelige Højhed Prins Henrik ­besøger Forskningsstation Zackenberg.

2006:

Stationen udvides med tre nye huse, herunder et beboelseshus med plads til 18 forskere samt et bådehus i Daneborg. Ejerforholdet til stationen overføres til Grønlands Hjemmestyre. Arbejdet ved Zackenberg får en meget flot international evaluering.

2007:

Stationen udvides yderligere med blandt andet en moderniseret kantine. Ved Nuuk/Godthåb i den lavarktiske del af Grønland etableres et nyt moniteringsprogram med samme koncept som det ved Zacken­berg. Et marint moniteringsprogram blev påbegyndt her allerede i 2005. Bogen ‘Carbon cycling in Arctic marine ecosystems: Case study Young Sound’ udgives i Meddelelser om Grønland, Bioscience.

2008:

16

Bogen ‘High-Arctic Ecosystem Dynamics in a Changing Climate’ om de første 10 års arbejde ved Zackenberg udgives på forlaget Academic Press i New York. Miljøovervågningen udvides yderligere ved etableringen af et gletsjerovervågningsprogram.

Hendes Majestæt Dronning Margrethe II og Hans Kongelige Højhed Prins Henrik besøgte Forskningsstation Zackenberg i sommeren 2004. Regentparret fik ved denne lejlighed en grundig introduktion til arbejdet ved stationen. Foto: K. Albert.

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

De vigtige spørgsmål I Zackenbergs faste miljøovervågning, Zackenberg Basic, fokuserer vi på to hovedspørgsmål:   1. Hvordan vil de forventede fremtidige klimaændringer påvirke det højarktiske økosystem?   2. Hvordan vil de højarktiske økosystemer påvirke Jordens klima?

Det første spørgsmål omhandler de direkte konsekvenser af klimaændringerne på økosystemet. Et underspørgsmål til dette kunne f.eks. være “Hvilke konsekvenser vil de fremtidige klimaændringer have på størrelsen af moskusoksebestanden ved Zackenberg?”. Det andet spørgsmål omhandler de såkaldte feedback-mekanismer, der er processer, som styres af klimaet, men som i sig selv også påvirker klimaet. Et godt eksempel er den såkaldte sne-albedo feeedback-mekanisme. Store dele af Højarktis er dækket af et relativt tyndt snedække. Hvis temperaturen stiger ganske få grader, er der derfor risiko for, at denne sne vil smelte tidligere bort om foråret. Da en snedækket overflade reflekterer ca. 80 % af Solens lys, mens en overflade uden sne kun reflekterer ca. 20 % af Solens lys (‘albedo’ er fagudtrykket for en overflades refleksionsevne), vil en sådan smeltning af sneen føre til en yderligere opvarmning af overfladen. Der er altså tale om en ‘positiv’ feedbackmekanisme, idet den oprindelige temperaturstigning forårsaget af klimaændringen fører til en yderligere temperaturstigning forårsaget af øget varmetilførsel som følge af sneens afsmeltning og terrænoverfladens ændrede karakter. Der er i arktiske økosystemer identificeret en lang række af sådanne feedback-mekanismer i såvel det fysiske som det biologiske miljø. Det er relativt enkelt at måle effekten af enkeltstående feedback-mekanismer, men for at forstå den samlede effekt af de direkte klimaændringer og de heraf forårsagede feedback-mekanismer er der behov for relativt komplicerede modeller. Hvis for eksempel – som forventet – snedækket i højarktisk Grønland forøges i fremtiden, og der samtidig vil opstå flere situationer med tøvejr om vinteren, så vil dette isoleret set formentlig have en negativ indvirkning på moskusoksebestanden, dels fordi moskusokserne vil have sværere ved at finde føde under det tykkere snedække, og dels fordi der efter tøvejr vil dannes is-horisonter i sneen, som det kan være svært for moskusokserne at gennembryde. Samlet vil effekten formentlig være en reduceret græsning af tundraen, hvilket vil påvirke områdets kulstofbalance (herunder om tundraens vegetation samlet optager eller afgiver kuldioxid), som i sig selv igen vil påvirke drivhus­effekten og dermed klimaet. For at kunne svare på de ovenstående spørgsmål er det derfor nødvendigt at have mange meget forskellige følere placeret rigtig mange steder i økosystemet, og ved Zackenberg måler vi således hvert år mere end 1.500 forskellige variable. Dette gør Zackenbergs monitering til den suverænt mest omfattende i Arktis. Med den stigende opmærksomhed på klimaændringer i specielt det arktiske område er der imidlertid

Historie, etablering og drift

17

i­ nternationalt i blandt andet Arktisk Råd taget initiativ til etablering af et koordineret arktisk klimaeffekt-moniteringsprogram (Sustaining Arctic Observing Network) med deltagelse af alle de arktiske lande. I denne sammenhæng er netop undersøgelserne ved Zackenberg en model for, hvordan arbejdet med økosystemmonitering fremover kan organiseres på de enkelte observatorier i de deltagende lande.

Boks 1.4  Forskningsstation Zackenberg Forskningsstation Zackenberg ligger i Nationalparken for Nord- og Nordøstgrønland, ca. 450 km nord for den nærmeste by, Scoresbysund. Stationen består af 10 huse ved Zackenberg med et samlet areal på ca. 600 m2 under tag samt tre huse ved Daneborg med et samlet areal på ca. 350 m2. Stationens hovedbygninger er et beboelseshus på 175 m2 og en kantinebygning på 100 m2. Stationens øvrige bygninger indeholder laboratorier, kontorer, lagerrum, garage, elværk, værksted, supplerende beboelsesfaciliteter og bådehus. Stationens elværk har en samlet maksimal ydelse på 135 kW, og stationens vandværk kan producere rigeligt med brugsvand fra enten sedimentholdigt flodvand (om sommeren) eller sne (om vinteren). Stationen har kapacitet til 24 personer, hvoraf de fire er ansat til at stå for den praktiske drift. Stationen har egne landingsbaner, hvortil der i det meste af feltsæsonen (juni – august) er ugentlige flyforbindelser til Island. Brændstof, reservedele og langtidsholdbar proviant leveres ved det årlige skibsanløb i august. Fersk proviant leveres med de ugentlige fly. Antallet af overnatninger ved Forskningsstation Zacken­ berg har i de sidste år ligget på ca. 2.000 pr. sæson.

Zackenberg blev via fondsmidler fra Aage V. Jensens Fonde i årene 2007 og 2008 udvidet med et beboelseshus på 175 m2, en tilbygning til messen på 50 m2 og et elværk med garage og værksted på 75 m2. Foto: H. Philipsen.

18

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

Organisering af samarbejdet Zackenbergs monitering er et tværfagligt samarbejde fordelt på i alt seks forskellige institutioner i Danmark og Grønland. Fagligt er arbejdet opdelt i fem underprogrammer: KlimaBasis drives af Asiaq, Grønlands Forundersøgelser, som står for klimamålingerne samt måling af områdets vandbalance. GeoBasis drives i et samarbejde mellem Københavns Universitet og Danmarks Miljøundersøgelser ved Aarhus Universitet og står for målingerne af de fysiske landskabsprocesser, herunder blandt andet snedække, kulstofbalance og omsætning af næringsstoffer. BioBasis drives af Danmarks Miljøundersøgelser og står for de biologiske målinger på land. MarinBasis drives af Grønlands Naturinstitut i samarbejde med Danmarks Miljøundersøgelser og står for måling af de fysiske og biologiske processer i havet. GlacioBasis er først etableret i 2008. Programmet drives af De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland og står for målinger på områdets gletsjere. Endelig står Danmarks Miljøundersøgelser for den faglige koordinering af samarbejdet, for udgivelse af årsrapporter, for vedligeholdelse af hjemmeside, for en del af det internationale samarbejde samt for den praktiske drift af stationen.

Historie, etablering og drift

19

Zackenberg den 20. april 2008

Tidlig opstart i Zackenberg Om aftenen den 13. marts 2008 landede Twin Otteren i Zackenberg med ski på, og den foretog herefter en flot skitur næsten helt ud til klimamasterne. Men landingsbanen er jo heller ikke sådan at lokalisere, når alt er dækket af sne. Logistikerne og en mængde gods blev losset ud i en fart, for det var ved at blive mørkt, og flyvemaskinen skulle nå videre til night stop i Daneborg. Vi er ikke vant til, at det sådan kan blive mørkt heroppe, og det er da også første gang, at Zackenberg har været åbnet så tidligt som i år. Dagen efter, da generatoren var kommet i omdrejninger, flagene var hejst, og der var blevet varmt indenfor, ankom det første hold forskere til stationen. I fællesskab blev der fjernet skodder fra vinduerne, smeltet sne i baljer og kar og gravet snefaner væk fra vinduer og døre og ud af lokumsskuret. I løbet af de næste 12 dage blev der gravet en masse sne, og der blev lavet totaloptælling og registrering af moskusokser i området. Der blev indsamlet vandprøver fra søerne, efter at det lykkedes at få boret igennem de 180 cm is. Der blev klargjort to CO2-fluxstationer, installeret en ny klimamast inde i bunden af Store Sødal, og der blev målt utallige snedybder og istykkelser ved hjælp af georadar. Meget af vores udstyr og flere af de mindre klimamaster var helt gemt under det tykke snedække, så vi fik stor glæde af den nye radar, der viste sig at være glimrende til at lokalisere diverse stativer og batterikasser, så man kunne målrette sin graveaktivitet.

20

Siden er der blevet flyttet rundt på flere tons sne, for bedst som man har fået installeret udstyret, så frisker vinden op, og det hele fyger til, hvorefter man kan finde skovlen frem igen, når man skal tilse udstyret. Vi har haft stor glæde af de to snescootere, som stationen nu råder over. Pludselig har det været muligt at dække et meget større område, end det vi normalt arbejder i, og uden dem havde det været en langsommelig proces at få transporteret klimamaster, isbor og stager ind til gletsjeren. Nu er der til gengæld satellitforbindelse til klimadata fra masterne derinde, og der står et automatisk kamera og tager daglige billeder af den isdæmmede sø, som vi forestiller os, har udløst flere af de store flomme, der flere år har skyllet ned gennem Zackenbergelven og revet alt med sig.

Charlotte Sigsgaard

21

2

At beskrive og forstå effekterne af klimaændringer er ikke nogen nem opgave. Klimaet påvirker nemlig ikke kun en organismes miljø direkte, men også indirekte gennem klimaets påvirkning af alle de andre arter, der deler dens miljø. Her beskrives, hvordan det faglige design af det store tværfaglige overvågningsprogram, Zackenberg Basic, har været med til at introducere en mere omfattende eller holistisk måde at studere klimaeffekter på. Det er den såkaldte systemmonitering, hvor alle de vigtigste fysiske og biologiske parametre observeres samtidig i et enkelt økosystem gennem mange år.

22

Hvorfor studere et økosystem? Af Mads C. Forchhammer, Torben R. Christensen, Hans Meltofte & Morten Rasch

Den lille kjoves yngleaktiviteter er tæt relaterede til antallet af lemminger. Kjoverne ankommer hvert år omkring 1. juni til deres gamle territorier, men de fleste par undlader at lægge æg i år med få lemminger. Dels kan de voksne fugle ikke opretholde deres kropsvægt, dels ville der alligevel ikke være føde nok til at opfostre ungerne. Foto: E. Thomsen.

23

Klimaet er kommet på dagsordenen. De seneste årtiers markante ændringer i vores vejrforhold har skabt et stort behov for forståelse – ikke alene af hvordan større klimasystemer påvirker vores vejr – men i høj grad også hvilke biologiske konsekvenser sådanne ændringer i klimaet har. Dette er ikke en ny interesse. Forskere har siden Charles Darwins banebrydende arbejde i midten af 1800-tallet været interesserede i, hvordan forskellige vejrforhold påvirker en lang række vidt forskellige organismer. Ikke overraskende finder man, at de fleste organismer reagerer på ændringer i vejret. I Arktis var den danske zoolog Christian Vibe (1913-1998) en af de første til at undersøge, hvorledes langtidsændringer i antallet af en række større dyrearter svingede med ændringer i klimaet. Ikke alene var hans arbejde med til at understrege vigtigheden af at studere effekter af klima over længere tidsperioder, men også for vigtigheden af at undersøge klimaeffekter på flere arter samtidig. På den måde kan man finde ud af, om forskellige arter, der lever i samme område, reagerer ens på de samme ændringer i klimaet. En hvilken som helst organisme er en del af et økosystem. For eksempel afhænger både lækattens og den lille kjoves (se foto side 23) ynglesucces af, hvor mange lemminger der er til stede det enkelte år. For at få det fuldstændige billede af, hvorledes ændringer i klimaet vil påvirke enkelte arter og deres miljø, bliver man derfor nødt til også at vide, hvordan klimaet påvirker resten af økosystemet. At betragte et helt økosystem med alle dets fysiske og biologiske dele er kernen i det tværfaglige moniteringsprogram Zackenberg Basic.

Boks 2.1  Zackenberg Basics Faglige Koncept Arktisk økosystem Fysiske elementer

Biologiske elementer Diversitet, struktur & funktion

I Klima

Sne, havis

Konsument

Substrat

Ressource

III

II

Kulstof-, vand-, næringsstofog energibalancer

Overordnet kan effekterne af klimaændringer på et økosystem summeres op som en tovejsproces: For det første vil ændringer i de store omfattende atmosfære-hav-klimasystemer forårsage ændringer i lokale fysiske forhold udtrykt ved ændrede sne- og isforhold (pil I). Vi ved, at svingninger i det store klimasystem kaldet Den Nordatlantiske Oscillation (NAO – se Boks 2.3) gennem de sidste 35 år har forårsaget ændringer i lokale sneforhold. Sådanne ændringer vil påvirke sammensætningen og funktionen af de biologiske komponenter i økosystemet. For eksempel vil ændringer i sneforhold på den ene side påvirke moskusoksernes adgang til deres fødeplanter, men på den anden side samtidig påvirke planternes vækst og stofskifte.

For det andet vil ændringer i planternes artssammensætning, vækst og udbredelse forårsage ændringer i kulstofomsætningen, som i sidste ende vil bestemme, om de arktiske tundraer i det lange løb via nedbrydning af organisk stof netto vil bidrage med kuldioxid til atmosfæren, eller om de netto vil optage kuldioxid fra atmosfæren og omsætte det til organisk stof i form af øget plantevækst. Dette vil i sig selv kunne påvirke selve drivhuseffekten og dermed klimaet. Ligeledes vil ændringer i sneens udbredelse og afsmeltning kunne påvirke de arktiske områders strålingsbalance, fordi en snedækket overflade reflekterer meget mere sollys end en snefri overflade. Dette vil kunne føre til en ændret energibalance, som igen vil kunne påvirke klimaet. Der er tale om såkaldt feedback fra økosystem til 24klima (pil II og III). Naturen og klimaændingerne i Nordøstgrønland

Et helt økosystem studeres Zackenberg Basic har sammen med sit nystartede vestgrønlandske søsterprogram, Nuuk Basic, markeret sig internationalt på grund af deres omfattende tværfaglige monitering inden for et enkelt økosystem. Ikke alene undersøger Zackenberg Basic, hvorledes et højarktisk økosystems opbygning og funktion ændres af klimasvingninger, men også hvordan sådanne ændringer igen vil påvirke klimaet via f.eks. ændringer i overfladens refleksion af Solens lys (albedoen) samt frigørelsen af kulstof (Boks 2.1). Zackenberg Basic er altså en holistisk måde at studere klimaeffekter på, der bryder med tidligere effektstudiers traditioner for kun at undersøge en mindre del af økosystemet. Moniteringen i Zackenberg Basic dækker i alt 16 videnskabelige områder omfattende klimatiske, fysiske og biologiske faktorer inden for det samme økosystem (Fig. 2.1). Alle disse moniteres kontinuerligt gennem hele forårs- og sommersæsonen, år efter år. Zackenberg Basic består af fem basisprogrammer, der hver især har fokus på forskellige dele af økosystemet ved Zackenberg. Tilsammen moniterer disse programmer over 1.500 parametre hvert år, fra tidligt forår til sen sommer. Parametrene kan, som illustreret på Fig. 2.1, samles i en række overordnede faglige områder delt på økosystemets fysiske og biologiske dele.

Fugle

Gletsjer

Klima UV-stråling Sne

Pattedyr Vegetation

Leddyr Hydrologi

Is

Gas flux Fjordis

Søer Jord

Vandfasen

Havbund

De fysiske områder omfatter glaciologi, sne, jord, is, søer, hydrologi, oceanografi, havis og ultraviolet (UV) stråling, mens de biologiske områder omfatter jordens fauna og stofomsætning, vegetation, effekter af UV-stråling, udveksling af gasser mellem økosystemet og atmosfæren, flora og fauna i søer, leddyr, fugle og pattedyr. Da Zackenberg Basic moniterer gennem hele vækstsæsonen og år efter år, vil ændringer i alle disse parametre afspejle, hvordan økosystemet reagerer inden for den enkelte sæson og i relation til længerevarende klimarelaterede ændringer over flere år.

Figur 2.1  Skematisk præsentation af de vigtigste faglige områder, der moniteres under Zackenberg Basic.

En samlet vurdering af de hidtidige effekter af klimaet og anbefalinger for den fremtidige klimaforskning i Arktis blev for nylig foretaget i

Hvorfor studere et økosystem?

25

Arctic Climate Impact Assessment (ACIA). Disse anbefalinger er en ledetråd i det tværfaglige moniteringsprogram med særlig fokus på langtidsobservationer af kryosfære, hydrologi, arktisk tundra, ferske og marine systemer samt UV-stråling og gasudveksling. ACIA’s anbefalinger er formuleret meget generelt og er først og fremmest relaterede til et ønske om en fagligt og geografisk mere omfattende arktisk klima- og klimaeffekt-forskning. Så også her kan Zackenberg Basic bidrage med nyskabende tænkning i moniteringen af klimaændringers effekt. Figur 2.2  Halsbåndlemmingen, der lever i højarktisk Grønland, er en såkaldt nøgleart i den terrestriske del af økosystemet ved Zackenberg. De fleste rovdyr er afhængige af dens tilstedeværelse, men vadefuglenes ynglesucces kan for eksempel også være indirekte påvirket, idet tilstedeværelsen af mange lemminger kan mindske rovdyrenes afhængighed af f.eks. vadefuglenes æg, hvilket naturligvis vil være gavnligt for vadefuglebestanden.

Komplekse klimaeffekter på tværs af arter I sammenligning med tempererede og tropiske økosystemer kan det højarktiske økosystem med rette betegnes som simpelt, alene af den grund at systemet indeholder langt færre arter end tilsvarende økosystemer længere sydpå. Dette er en fordel, når man, som med Zackenberg Basic, ønsker at beskrive, hvorledes hele økosystemet reagerer på klimaændringer. Det højarktiske økosystem ved Zackenberg er simpelthen nemmere at overskue.

Foto: E. Thomsen.

Dette til trods er kortlægningen af effekter af klimaændringer i økosystemet ved Zackenberg ikke en simpel opgave. Ser man nærmere på det terrestriske system omfattende polarræv, lækat, lille kjove, moskusokse, lemming (Fig. 2.2), vadefugle, planter og insekter, ser man, hvordan klimaet påvirker de enkelte arter ad flere veje (Boks 2.2). Resultaterne fra over ti års dataindsamling under Zackenberg Basic understreger, at effekterne af klimaet på de enkelte arter er både af direkte og indirekte karakter. Den direkte effekt af klima er den letteste at observere. Eksempelvis vil moskusokser under snerige vintre have

Boks 2.2  Et kig på tværs af arter (–)

(+)

ROVDYR Polarræv

Lækat

(+)

(+)

PLANTEÆDERE Moskusokse

(+)

INSEKTÆDERE Lemming

(–)

Lille kjove

(+)

Vadefugle (–)

(–)

RESSOURCER Planter

Leddyr

Forøget snedække

Et økosystem kan opdeles i den trofiske føde­ kæde, hvor man grupperer organismerne funktionelt efter, hvilken føde de spiser. Som vist med de brune, fuldt optrukne pile, spiser rovdyrene – polarræv, lækat og lille kjove – alle lemming og vadefugleæg og -unger, mens moskusokse og lemming, som er planteædere, spiser vegetationen. Vadefuglene er insektædere. Der er således en indbyrdes påvirkning imellem fødekædens forskellige niveauer og dermed mulighed for, at klimaet ikke kun påvirker de enkelte arter direkte, men også indirekte gennem vekselvirkninger på kryds og tværs af økosystemet. De blå pile viser hvordan de enkelte arter i økosystemet ved Zackenberg reagerer direkte (fuldt optrukken pil) og indirekte (stiplet pil) på et øget snedække. Som det ses, forekommer der både negative og positive effekter af mere sne.

(–)

26

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

sværere ved at få adgang til deres planteføde, hvilket kan medføre en øget dødelighed og/eller lavere fødselsrate hos moskusokserne. Snerige vintre har imidlertidig også en indirekte negativ effekt på moskusokserne, idet vintre med megen sne vil forkorte planternes vækstsæson og dermed give moskusokserne en kortere sæson, hvor de har adgang til føde af høj kvalitet (Boks 2.2). De indirekte klimaeffekter dokumenteret ved moniteringen af økosystemet ved Zackenberg kan oftest kun beskrives, hvis alle centrale arter moniteres samtidig. Havde man eksempelvis kun overvåget moskusokserne, ville det have været svært at afgøre, om den negative effekt af øget snedække er en direkte effekt af dette klimafænomen, eller om det er en indirekte effekt som følge af klimarelaterede ændringer i vegetationen – og dermed om vekselvirkningen mellem moskusokser og vegationen funktionelt vil ændres pga. ændringer i klimaet. Med Zackenberg Basic er det altså muligt ikke kun at forudsige klimaets indflydelse på de enkelte arter, men også om hele økosystemet vil ændres i struktur og funktion.

Figur 2.3 Arktisk pil på tundraen ved Zackenberg sammen med et farvet tværsnit af en gren fra arktisk pil. Afstanden mellem to på hinanden følgende mørke ringe viser pilens tilvækst over ét år. Som man kan se, kan denne årstilvækst variere meget fra år til år. Tæller man ringene, finder man ud af, at dette individ er 22 år gammelt. Der er fundet pil i Zackenberg, som er over 90 år gamle! Foto: C. Baitinger og E. Thomsen.

Arters reaktioner på klimaændringer er meget forskellige I de 14 år, der er moniteret ved Zackenberg, var lufttemperaturen omkring snesmeltningstidspunktet markant højere i årene 2002-05, og i 2007 nåedes en hidtidig varmerekord på 3,3 °C i juni. Således steg den gennemsnitlige temperatur i juni med 0,08 °C pr. år i perioden, mens julitemperaturen steg med 0,19 °C pr. år. Selv om temperaturerne i 2006 var mere ‘normale’, så er der tale om store stigninger. Spørgsmålet er selvfølgelig, om organismerne i et højarktisk økosystem evner at tilpasse sig en så voldsom ændring på så kort tid.

Hvorfor studere et økosystem?

27

Ganske overraskende viser resultaterne fra Zackenberg Basic, at dette var tilfældet. Af en større analyse af de gennemsnitlige tidspunkter for planters blomstring, insekters fremkomst og vadefuglenes æglægning fremgår, at disse ‘mærkedage’ i årene 2002-05 indtraf to uger tidligere end ved begyndelsen af vores monitering. Dette gennemsnit dækker dog over en meget stor variation, selv inden for den samme art. Afhængigt af, hvor man kigger i Zackenbergdalen, kan man finde steder, hvor eksempelvis arktisk pil (Fig. 2.3) blomstrede over tre uger tidligere end for 10 år siden, mens den andre steder slet ikke ændrede blomstringstidspunkt. Dette er relateret til, at snedybden varierer meget i Zackenbergdalen og dermed påvirker det lokale tidspunkt for afsmeltning. Ved økosystemmonitering er det altså også vigtigt at dække den såkaldt rumlige variation inden for økosystemet. Den imponerende plasticitet, dvs. evne til at tilpasse sig ændrede miljøforhold, som nogle arter udviser ved Zackenberg, fører til nye spørgsmål. Hvis ikke alle arter har samme plasticitet, vil det så påvirke økosystemet funktionelt? Vil for eksempel vadefugle, der overvintrer langt sydpå, kunne tilpasse deres ankomsttidspunkt til ændringer i tidspunktet for sneafsmeltning og dermed fremkomsten af insekter? Indtil videre har den tidligere fremkomst af insekter visse år været en fordel for vadefuglene. Men vil fremtidige klimaændringer forårsage så store ændringer, at ikke alle arter kan følge med, og vil dette medføre, at selve økosystemets struktur og artssammensætning ændres? I skrivende stund er forskere tilknyttet Zackenberg Basic netop i gang med at undersøge disse spørgsmål.

Zackenberg i en cirkumpolar sammenhæng Økosystemet ved Zackenberg er kun et af de mange, som findes i Arktis. For at forstå ændringer i klimaet og de medfølgende effekter på blandt andet økosystemerne i en cirkumpolar sammenhæng bliver man nødt til at kigge på, hvorledes ændringer i store atmosfærehav-systemer, som dækker hele Arktis, påvirker de fysiske og biologiske dele af økosystemet ved Zackenberg. På de nordlige breddegrader har ændringer i Den Nordatlantiske Oscillation (NAO) store følger for hele det arktiske område (Boks 2.3). Zackenbergs geografiske placering på den nordøstgrønlandske kyst er midt imellem det typiske vinterklima i på den ene side Nordeuropa/Rusland og på den anden side Vestgrønland/Canada. Og når NAO svinger mellem dets lave og høje faser, så svinger vinterklimaet i Zackenberg imellem et klima, som er karakteristisk for henholdsvis det østlige og det vestlige Arktis. Studerer man forholdet mellem NAO og de forskellige arter ved Zackenberg, så ser man også denne svingen frem og tilbage i deres reaktion på ændringer i NAO. Eksempelvis foregik årstilvæksten i pilebuske ved Zackenberg (Fig. 2.3) synkront med tilvæksten i pilebuske i Nordnorge tusinde af kilometer væk i en periode fra midten af 1960’erne til midten af 1980’erne. NAO var i den lave fase i denne periode, og ændringer i vinternedbøren foregik synkront i de to regioner (Boks 2.3). I en senere periode, hvor NAO var i en høj fase, var

28

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

Boks 2.3  Den Nordatlantiske Oscillation Den Nordatlantiske Oscillation (NAO) svinger fra år til år mellem en høj og en lav fase. NAO udtrykkes som den mere kendte, men ganske beslægtede El Niño i Stillehavet, ved udregning af trykforskelle ved havoverfladen. Mere præcist er NAO-indekset beregnet som afvigelsen i trykforskellen mellem Azorerne og Island. Er denne stor, er NAO i den høje fase. Omvendt, er forskellen lille, er NAO i den lave fase. Den høje fase er ensbetydende med varme fugtige vintre i Nordeuropa/Rusland og kolde vintre i Vestgrønland/Canada. I den lave fase er det omvendt. Herhjemme har vi mærket effekten af NAO, idet de seneste årtiers varme (og nok lidt kedelige grå) vintre skyldes, at NAO har befundet sig i den høje fase. Det er lidt anderledes for Zackenberg. Som man kan se på figuren, Sammenhæng (korrelation) mellem NAO og vinternedbør i Arktis. ligger Zackenberg (rød prik) klimaFarven illustrerer, om der er en positiv (grøn til rød) eller negativ (blå til mæssigt i en zone mellem øst og violet) sammenhæng vist på søjlen til højre. vest. Den øverste figur viser sammenhængen mellem vinternedbør og NAO i år, hvor NAO befinder sig i den lave fase. I sådanne perioder er der i Zackenberg samme sammenhæng mellem NAO og vinternedbør (positiv) som i Nordeuropa. Omvendt, i længere perioder med NAO i den høje fase, er sammenhængen negativ i Zackenberg, altså modsat sammenhængen i Nordeuropa. Det kan man se på den nederste figur. Man kan altså konkludere, at i perioder med NAO i den lave fase udvikler klimaet i Zackenberg sig som i den østlige del af Arktis, mens i perioder med NAO i høj fase udvikler klimaet i Zackenberg sig som i den vestlige del af Arktis.

der ingen sammenhæng mellem årstilvæksten af pilebuske i Zacken­ berg og Nordnorge. Denne svingen i vinterklimaforhold komplicerer analyserne af klimaets indflydelse på økosystemet ved Zackenberg, blandt andet fordi der ikke er en lineær sammenhæng mellem påvirkning (klimaet) og respons (effekten på økosystemet). I nogle perioder viser de store klimasystemer f.eks. en positiv sammenhæng med snemængden ved Zackenberg, mens sammenhængen i andre perioder er negativ. For forskerne, som er tilknyttet Zackenberg Basic, er det en stor fremtidig udfordring at analysere disse meget komplicerede klimaeffekter, hvilket dog kan åbne for en ny forståelse af, hvorledes ændringer i klima og økosystemer hænger sammen.

Hvorfor studere et økosystem?

29

Zackenberg den 18. maj 2008

Snespurve, midnatssol og falske bjørnespor Den 28. april stod Solen op, som så mange gange før, men det fascinerende er, at den ikke går ned igen før midt i august. Man kan mærke, hvordan energien fosser ind i området. Der er fuld knald på solpanelerne, og ude på fjorden kan man se sælerne poppe op gennem revner og huller i isen og ligge og varme sig i Solen. Selvom lufttemperaturen ikke for alvor har bevæget sig op over frysepunktet, så smelter sneen i Solen, og flere ting dukker frem under den synkende snepakke. Desværre er det ikke alt, der har overlevet vinteren. Til tider ser det ud som om, sneen er faldet ‘noget tungt.’ Jernstænger er vredet, wirer er knækkede, og sensorer er brækket af, men måske skulle man hellere fokusere på alle de ting, der rent faktisk klarer sig igennem en lang, kold vinter. Moskusokser, der finder føde, hvor vi andre ikke kan få øje på andet end et par visne strå under sneen. Batterier, der holder klimastationer i gang, selvom solpanelerne er begravede i sne. Kameraer, der tager daglige billeder i al slags vejr, og computere og analyseapparater, der starter op i –25 °C, selvom de er skabt til mere moderate temperaturer.

30

Snespurvene har vi set og hørt siden starten af april, men et par af dem kvidrer ikke mere efter sidste uges sne- og blæsevejr. De krøb sammen i store flokke mellem husene, mens vinden ruskede, og jeg skal love for, at det kunne trække jagtfalke til. De kredsede elegant i lav højde over stationen, når de ikke satte sig til rette i masten og kiggede ud over det store kolde tag-selv-bord. Den 15. maj blev de første bramgæs observeret, og nu ser man dagligt nogle stykker finde vej til området. Vi har ikke set isbjørne, men sporene fra dem vidner om, at op til flere er slentret gennem området, mens vi har været her. På et tidspunkt så vi næsten bjørnespor overalt, men jeg må indrømme, at jeg mere end en gang er blevet snydt og har fulgt et næsten varmt bjørnespor, som så pludselig slår over i noget, der til forveksling ligner moskusoksespor. Men andre var ikke til at tage fejl af, og nogle af sporene blev da også ‘godkendt’, mens der var biologer til stede!

Charlotte Sigsgaard

31

3

Zackenberg ligger i den højarktiske zone. Med stærk kulde om vinteren, kølige somre, årlige temperaturvariationer på 60 °C og pludselige kraftige vinde med vindstød på over 30 m/sek. hører klimaet her til et af Jordens mest ekstreme. Klimamodeller viser, at årsgennemsnitstemperaturen frem til 2080 vil stige med 5 °C, mens nedbøren vil stige med 150 %. Zackenberg vil da få et klima svarende til det nuværende klima ca. 500 km længere sydpå i Østgrønland.

32

Klimaet ændrer sig Af Birger Ulf Hansen, Martin Stendel & Jørgen Buus-Hinkler

I perioden med sol på himlen kan de lave solhøjder give anledning til spektakulære lysfænomener. Billedet er taget den 28. september 2007 kl. 18. Efter to timer uden direkte sollys på grund af skygge fra Zackenbergfjeldet, skinner Solen pludselig ind gennem Store Sødal og oplyser undersiden af skyerne. Foto: C. Sigsgaard.

33

Gennem de seneste 10-15 år har der været stor videnskabelig enighed om, at det globale klima vil ændre sig inden for de næste 50-100 år på grund af menneskeskabt forurening af atmosfæren – og at disse ændringer allerede er i gang. Temperaturstigningerne er særlig store i Arktis, og det forventes de også at blive fremover. De seneste modelberegninger viser således, at vi kan forvente en global temperaturstigning på 2,5 °C inden udgangen af det 21. århundrede, mens stigningen i Arktis forventes at blive dobbelt så stor. Vinter- og forårstemperaturerne forventes endda at stige med op til 9 °C. Længerevarende tidsserier fra det arktiske område er sjældne og eksisterer ofte kun fra de beboede områder, men inden for de seneste 10-15 år er adskillige langsigtede overvågningsprogrammer blevet etableret i Arktis for at overvåge den forventede opvarmnings indflydelse på de arktiske økosystemer. I løbet af en sådan kort tidsperiode kan små netværk af automatiske vejrstationer give oplysninger om de enkelte klimaparametres daglige, sæsonmæssige og årlige variationer.

Det grønlandske vejr De kolde, arktiske luftmasser har deres oprindelse over Det Arktiske Ocean og Grønland samt det indre af kontinenterne i Sibirien og Canada. De er meget tørre og kolde, og når de bevæger sig sydpå, vil de mødes med varme og fugtige luftmasser, som er dannet over de varme, oceaniske områder og herfra er strømmet nordover, hvorved den såkaldte Polarfront opstår mellem luftmasserne. Forholdet mellem luftmasserne og dermed Polarfrontens placering betinger bl.a. det grønlandske vejr, og ændringer i luftmassernes indbyrdes styrkeforhold er en væsentlig årsag til klimasvingninger i Arktis. Når varme og fugtige luftmasser glider ind over kolde vandmasser, afkøles luften, og der dannes tåge. Når kolde og tørre luftmasser strømmer ud over varmere vandmasser, tilføres luftmasserne en masse energi og fugtighed fra den varmere vandoverflade. Derved opstår de såkaldte polarlavtryk, der udvikles over isfrit hav, når atmosfæren er meget kold. I den atlantiske sektor sker dette oftest mellem Labrador og Vestgrønland, hvorfra lavtrykkene bevæger sig østover langs Polarfronten.

Klimaobservationer i Zackenberg Vejrstationerne langs den grønlandske østkyst ligger meget spredt og meget kystnært, og de officielt registrerede parametre er langtfra tilstrækkelige i moderne forskning. For at opnå systematiske registreringer af det lokale klima i Zackenbergdalen blev der fra stationens start i 1995 etableret en automatisk vejrstation, som er placeret 38 m.o.h. på resterne af en gammel smeltevandsslette (Fig. 3.1). Med en placering 2 km fra kysten er stationen repræsentativ for store dele af Zackenbergdalen, og den er centralt placeret i forhold til de øvrige forskningsaktiviteter i området. For at sikre kontinuerlige tidsserier af høj kvalitet for de enkelte klimaparametre er alle sensorer dubleret på to ens master. Hver mast har sin egen strømforsyning fra solpaneler, og sensorerne måler luft- og

34

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

jordtemperaturer, relativ luftfugtighed, nedbør, lufttryk, solstråling og nettostråling, som alle bliver logget hver time. Vindhastighed og vindretning bliver logget hvert 10. minut, og snedybden registreres hver 3. time. I 2003-04 blev yderligere fire vejrstationer oprettet for bedre at kunne registrere de sæsonmæssige variationer i vertikale og horisontale klimagradienter i området (Fig. 3.1). Senest er observationsnettet udvidet med to stationer på A.P. Olsen-gletsjeren i den vestlige del af Zackenbergelvens nedbørsområde som en del af et nystartet glaciologisk program ved Zackenberg.

Strålingsforhold og albedo Et af grundtrækkene ved det arktiske klima er lave solhøjder, som begrænser varmetilførslen fra Solen. Nord for polarcirklen (66°32‘N) kan året inddeles i en mørketid (polarnat), hvor Solen overhovedet ikke kommer over horisonten, og en tilsvarende periode med midnatssol, hvor Solen er på himlen i alle døgnets 24 timer. Ved Zackenberg er varigheden af mørketiden 89 dage, mens perioden med midnatssol er 106 dage (se Boks 3.1). Foruden de lave solhøjder har atmosfærens sammensætning, mængden og typen af skyer samt terrænets hældning og orientering stor indflydelse på de sæsonmæssige og lokale variationer i den samlede tilførsel af solenergi. Ved Zackenberg slipper 80-90 % af solstrålingen igennem atmosfæren på en kold og tør skyfri vinterdag, mens det kun er 60-70 % på en varm og fugtig skyfri sommerdag. Skydækket har store daglige variationer, men i gennemsnit ligger det ved Zackenberg på 30-40 % i forårsmånederne april-maj og stiger til næsten 60 % i juli-august.

Figur 3.1  Den automatiske vejrstation ved Zackenberg blev oprettet i august 1995 og består af to 7,5 meter høje master monteret med identiske sensorer. Strålingsmast og snedybdemåler er indsat til højre i billedet. Det 1372 meter høje Zackenbergfjeld ses i baggrunden. Placeringen af de øvrige vejrstationer i området er angivet på det øverste kort. Fotos: C. Sigsgaard.

Den procentdel af den indkommende solstråling, som reflekteres tilbage mod verdensrummet, betegnes overfladens albedo. Ved Zackenberg ligger albedoen for frosne snedækkede overflader på 80-90 %, men når snesmeltningen begynder, falder albedoen i løbet af 2-3 uger til 10-12 %, når den våde tundraoverflade er smeltet fri. I løbet at vækstsæsonen stiger albedoen svagt til ca. 15 %, efterhånden som biomassen øges, og jorden tørrer ud og bliver lysere. Variationerne i albedoen

Klimaet ændrer sig

35

Boks 3.1  Midnatssol

Klokkeslet

Figuren neden for viser midnatssol (gult felt), tusmørke (orange, brun og mørkeblå) og mørketid (sort) for Zackenberg. Hvis man tager højde for skygger fra det lokale fjeld, så er Solen på himlen i ca. 50 % af tiden (gult område). Tusmørket er betegnelsen for det tidsrum, hvor Solen er gået ned, men stadig er mindre end et vist antal grader under horisonten. Der er defineret tre former for tusmørke. Ved borgerligt tusmørke (orange, 9 % af tiden, hvor Solens centrum er mindre end 6° under horisonten) kan udendørs aktiviteter foregå uden kunstigt lys, og både horisonten og genstande på jorden kan tydeligt ses. Ved nautisk tusmørke (brun, 11 % af tiden, hvor Solen er 6-12° under horisonten) kan omridset af genstande på jorden ses, mens horisonten er mere vanskelig at skelne. Astronomisk tusmørke (mørkeblå, 8 % af tiden, hvor Solen er 12-18° under horisonten) 24 er kendetegnet ved et mere eller 21 mindre kraftigt genskær af Solens 18 lys på nattehimlen. I de resterende 22 % af tiden er mørketiden (sort) så 15 intens, at det er umuligt at færdes 12 ude uden kunstigt lys. Kun i perio9 der med måneskin kan man svagt 6 orientere sig, dvs. man kan skimte 3 fjeldenes kontur mod nattehimlen, men det er ganske umuligt at se, 0 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 om en sneoverflade går opad eller Dagsnummer nedad.

medfører, at den kolde, hvide sneoverflade absorberer forholdsvis lidt energi og dermed forbliver kold, mens den mørke tundraoverflade absorberer hovedparten af den indkomne solstråling og dermed opvarmes. Snedækkets varighed og tykkelse har således stor indflydelse på jordoverfladens energibalance. I 1999 lå snedækket indtil den første uge af juli, mens det i 2004 smeltede væk tre uger tidligere. Dette medførte, at der i 2004 var 13 % mere energi til planteproduktion, opvarmning og fordampning end i 1999. I mørketiden er der ikke nogen kortbølget solar indstråling, men der sker stadig langbølget udstråling fra jord- og sneoverfladerne, hvorved temperaturen falder. I sommerperioden øges temperaturforskellen mellem atmosfæren og den varme snefrie tundraoverflade, hvilket medfører et fald i den langbølgede nettostråling. Det hurtige skift mellem den lange kolde periode og den korte varmeperiode er udelukkende bestemt af snedækkets høje albedo og er derfor afhængigt af snedækkets varighed og mængde. Denne sne-albedo-feedback-proces har stor indflydelse på alle arktiske områders strålings- og energibalancer, og en detaljeret snemonitering er derfor vigtig i Arktis.

Nordenstorme og søbrise Vind opstår på grund af uensartet opvarmning og afkøling af overflader med forskellig albedo. Dette skaber ulige lufttryk, som sætter luften i bevægelse, og som dermed forårsager udveksling af varme og vand-

36

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

Sommer

damp mellem de forskellige geografiske områder gennem høj- og lavtryks-cirkulationen. Med sin højde og udstrækning påvirker Grønland i høj grad strømningsforløbet i den lavere del af atmosfæren, hvor vinden kommer til at blæse overvejende på langs af kysten. Ved Zacken­ berg dominerer de nordlige vinde således i vinterperioden (Fig. 3.2). Temperaturforskellen mellem kystfarvandet og landets indre områder driver et system af lokale fjordvinde, der blæser fra kulde mod varme – om sommeren som en fugtig og kold søbrise (havvind; Fig. 3.2) og om vinteren som en kold og tør landbrise (landvind; Fig. 3.2). Disse vinde er begrænset til det laveste luftlag. Da kolde vinde er lidt hurtigere end varme vinde, ligger gennemsnitsvinden om vinteren på 3-4 m/s og om sommeren på 2-3 m/s. Perioder med lave temperaturer er oftest forbundet med vindstille eller meget svage vinde, så i Grønland er der et forholdsvis stort antal dage med vindstille (vindhastigheden mindre end 1,5 m/s) eller næsten vindstille. Ved Zackenberg er det ca. 30 % af tiden. Et særkende for Grønland er, at overgangen fra vindstille til storm kan ske meget brat. Storme i Nordøstgrønland er oftest knyttet til lavtrykspassager, og vindens karakter afhænger af dens retning i forhold til kysten. Blæser den ind mod kysten, vil den dels løftes med nedbør til følge, dels afbøjes langs kysten i retning mod det lave tryk (en østenvind afbøjes således mod syd). Hermed accelereres luftmassen, og der dannes en stuvningsvind, som kan blive meget voldsom. Blæser vinden fra kysten, vil den enten få karakter af en varm føhnvind eller en kold katabatisk faldvind. Ved Zackenberg er de kraftigste vinde på 8-18 m/s i sommerperioden, og de varer fra et par timer til omkring en dag, mens de i vinterperioden varer noget længere og ofte er på over 20 m/s.

N 0 315

45

antal obs.

V 270 0

225

2000

135 180 S Vinter N 0

315

45

antal obs.

V 270 0

225

10.000 20.000

135 180 S

Figur 3.2  Frekvensen af vindretninger i henholdsvis juli (øverst) og i december (nederst). Bemærk at skalaerne (antal observationer) er forskellige i de to figurer.

Sne, slud og regn Det er meget vanskeligt at foretage nøjagtige nedbørsmålinger i Grønland. Der er meget lidt læ, og store vindstyrker samt store mængder sne medfører stor snefygning og betydelig omfordeling af snedækket, hvilket medfører en vis usikkerhed ved nedbørsmålingerne. Hovedparten af nedbøren i Grønland falder i forbindelse med frontpassager, og derfor afspejler variationen i årsnedbøren variationen i lavtryksaktiviteten. Langs den grønlandske østkyst falder den største nedbørsmængde, næsten 2,5 m, ved Prins Christian Sund nær Grønlands sydspids, mens der falder under 100 mm i de allernordligste områder. Den årlige nedbørsmængde ved Zackenberg ligger på 261 mm (Fig. 3.3), hvoraf 17 mm (7 %) falder som slud og 27 mm (10 %) falder som regn i sommermånederne (juni-september). De største månedlige nedbørsmængder, dvs. 39, 35 og 33 mm falder i månederne februar, november og december, hvor lavtryksaktiviteten er størst, mens de mindste nedbørsmængder 6, 12 og 13 mm falder i april, juni og juli, hvor lavtryksaktiviteten er lavest. I den tørre sommerperiode er de største nedbørsintensiteter målt til 4,8 mm/time (16. august 1998), men ellers er denne periode kendetegnet ved, at næsten halvdelen af nedbøren falder som finregn.

Klimaet ændrer sig

90 Ø

4000

37

90 Ø

30 Slud

Sne

35

Regn

30 25 20 15 10

120

Dagsnummer 180 240

300

360

10 0 -10 -20 -30 -40

5 0

60

20 Lufttemperatur (°C)

Nedbør (mm vandækvivalenter)

40

0

J

F

M

A

M

J

J

A

S

O

N

D

-50

J

F

M

A

M

J

J

A

S

O

N

D

Måned

Måned

Figur 3.3  Den gennemsnitlige månedlige nedbørsfordeling for perioden 1996-2005 ved Zackenberg. Nedbøren er inddelt i sne, slud og regn. Som gennemsnit falder der 261 mm nedbør om året ved Zackenberg.

Figur 3.4  Daglige gennemsnitstemperaturer (rød), gennemsnitlig maksimum (stiplet grøn), absolut maksimum (øvre grøn), gennemsnitlig minimum (stiplet blå) og absolut minimumstemperatur for perioden 1996-2005 ved Zackenberg.

Voldsomme temperaturændringer Det er generelt sommertemperaturerne og ikke mindst længden af sommeren, der har den største betydning for plante- og dyrelivet. I polare klimaområder betyder temperaturen i de koldeste måneder derimod mindre, fordi planter og dyr generelt er tilpasset til de meget lave frostgrader, og fordi et tykt snelag oftest virker beskyttende og isolerende mod den mest ekstreme kulde. Som for alle højarktiske områder ligger den varmeste periode ved Zackenberg i juli, hvor den hidtil højeste månedsmiddel på 5,8 °C blev registreret (Fig. 3.4). I gennemsnit er den frostfrie periode på 35 dage, men den har været helt nede på 15 dage i 2001 efter en vinter med et tykt og vedvarende snedække. Den frostfrie periode har også været helt oppe på 60 dage i 2003 efter en vinter med et moderat snedække efterfulgt af en tidlig snesmeltning. Den absolut højeste temperatur på 21,8 °C blev målt kl. 18.00 den 21. juli 2005 under en lille føhn. Den koldeste periode ved Zackenberg er under eller lige efter polarnatten, dvs. fra december til februar, hvor de månedlige middeltemperaturer ligger lige omkring -20 °C. I denne periode kan temperaturen komme under -30 °C i kortere perioder, og den absolut laveste temperatur på -38,9 °C blev målt den 23. februar 1998 efter flere skyfrie dage med en kold nordvestlig vind. Positive temperaturer kan forekomme i korte perioder i alle vintermånederne, og specielt i de seneste fire vintre har antallet af varmeperioder været større end tidligere. Den arktiske region og specielt Grønland er kendt for flere fremtrædende temperaturgradienter. Den mest fremtrædende er den nordsydgående, som på årsbasis er på 0,81 °C pr. breddegrad langs den grønlandske østkyst. En anden væsentlig temperaturgradient forekommer mellem indlandet og yderkysten, hvor drivis langs kysten om sommeren gør klimaet koldt og fugtigt, mens det snefrie indland er skyfrit og varmt. Daneborg og Zackenberg ligger langs denne gradient, og selvom der kun er 23 km’s afstand mellem de to stationer, så er sommertemperaturen (juli) 0,7 °C højere ved Zackenberg, mens temperaturen om vinteren er 2,2 °C lavere.

38

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

Nedbør (mm vandækvivalenter)

450 Sne

400

Slud

Regn

350 300 250 200 150 100 50 0

58- 60- 62- 64- 66- 68- 70- 72- 74- 76- 78- 80- 82- 84- 86- 88- 90- 92- 94- 96- 98- 00- 02- 04Hydrologisk år (1/10-30/9)

Et vigtigt element i beskrivelsen af temperaturforhold i Grønland er den vertikale fordeling op gennem atmosfæren. Normalt aftager temperaturen med højden i gennemsnit 0,65 °C pr. 100 m. I arktiske områder er temperaturfaldet i almindelighed mindre, og i de nederste 100 meter vil temperaturen ofte stige med højden, undertiden ganske betydeligt. Et sådant omvendt forløb kaldes en inversion. I Zackenberg er inversionerne fremherskende i 55-79 % af vinterperioden, og temperaturforskellen mellem bund og top kan ligge på hele 10-12 °C. Den kraftigste inversion på 13,7 °C blev målt den 6. marts 2004 efter flere dage med stille og skyfrit vejr. Rives inversionslaget op af vinden, kan man opleve voldsomme og næsten momentane temperaturstigninger efterfulgt af et lidt mere afdæmpet temperaturfald, når vinden igen lægger sig. En konsekvens af de hyppige inversioner er, at smeltning af forårets sne indledes tidligere oppe i fjeldet end ved havniveau.

Figur 3.5  Årlig nedbør i mm ved Zackenberg i perioden 19582005. Det hydrologiske år fra 1. oktober til 30. september er anvendt til beregningerne, hvor nedbøren desuden er inddelt i sne, slud og regn.

Klimaændringer nu og i fremtiden Lange tidsserier af klimadata fra arktiske områder er som nævnt sjældne, og man må derfor ofte anvende modelbaserede tidsserier. En af de mest pålidelige og mest anvendte tidsserier kommer fra National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR). Et globalt net med en rumlig opløsning på 2,5 × 2,5 grader angiver daglige værdier af temperatur og nedbør. Ved at sammenligne NCEP/NCAR-data med målte data fra Zackenberg er det muligt at nedskalere NCEP/NCAR-data til Zackenberg og dermed forlænge tidsserierne for Zackenberg tilbage i tiden. For perioden 1958-2005 (Fig. 3.5) viser nedbørstidsserien en stigning på 1,9 mm/år, og gennemsnittet ligger på 178, 15 og 22 mm for henholdsvis sne, slud og regn. Tidsserierne for lufttemperaturen for perioden 1900-2005 viser store variationer, men de seneste 15 år (1991-2005) er årstemperaturen steget med 2,3 °C. Hvis man ser på fremtidsprognoserne for de arktiske områder, så er der en vis variation mellem forskellige globale klimamodeller. Det skyldes dels den naturlige variabilitet og simuleringen i modellerne, dels manglende kendskab til de fysiske processer og dels en utilstrækkelig horisontal opløsning. Derfor er det rimeligt at anvende regionale klimamodeller med en typisk horisontal afstand mellem gitterpunkterne på 25-50 km. Der eksisterer kun ganske få af disse simuleringer, som omfatter hele Arktis.

Klimaet ændrer sig

39

2021–2050

2051–2080

Vinter

Vinter

Forår

Forår

–2 –1 –0.5 0 0.5 1

Sommer

Sommer

Efterår

Efterår

2

3

4

5

6

7

8 10 12 14 16 18 20

Temperaturændring (°C)

Ifølge den sidste rapport fra FN’s klima­panel (IPCC) er Arktis nu varmere end i de sidste 125.000 år, og det er meget sandsynligt, at udslippet af menneskeskabte drivhusgasser har en betydelig større effekt i arktiske områder end noget andet sted på kloden. I Grønland forventes de største temperaturændringer om vinteren og om foråret, mens temperaturændringer om sommeren bliver meget små (Fig. 3.6). Selv om fremtidsprognoserne kun angiver en lille øgning af den globale nedbørsmængde, så forventes der store ændringer i Arktis, fordi den varmere luft kan indeholde betydelig større mængder vanddamp. Derfor fremkommer de største ændringer i nedbøren om vinteren i højarktiske områder, hvor nedbørsmængden lokalt firedobles (Fig. 3.7). Kombinationen af ændringer i temperatur og i nedbør medfører, at en betydelig større andel end i dag vil falde som regn, og det vil få store konsekvenser for længden af vækstsæsonen. Zackenberg ligger i den sydlige del af Højarktis, hvor der er kontinentalt klima med lange kolde vintre og kun ringe nedbør. Langt de fleste modeller forudsiger et varmere, fugtigere og mere blæsende klima i Nordøstgrønland. Alle disse faktorer bidrager til, at Zackenbergs klima i fremtiden vil komme til at ligne det lavarktiske klima i Sydøstgrønland. Klimaændringerne kan tydeliggøres ved en sammenligning af antallet af dage om året med en positiv middeltemperatur. Ved Zackenberg forventes det, at denne periode vil vokse fra ca. 80 dage for perioden 1961-1990 til omkring 110 dage ved afslutningen på perioden 2051-2080. Zackenberg vil derfor i fremtiden rykke tættere på den lavarktiske zone, som i dag har sin nordgrænse 500 km længere nede ad kysten.

Figur 3.6  Temperaturændringer i HIRHAM4 modellen fra 1961-1990 til hhv. 2021-2050 (venstre kolonne) og 2051-2080 (højre kolonne).

40

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

Sne og havis

2021–2050

2051–2080

Havisen er en af de storskala-parametre, der i Arktis forventes at ændre sig væsentligt i et fremtidigt klima med højere temperaturer – både med hensyn til isens udbredelse, tykkelse og varighed. I Grønlandshavet kompliceres havisens variation imidlertid af en kontinuerlig strøm af is, der fragtes fra Det Arktiske Ocean mod syd langs den grønlandske østkyst i Den Østgrønlandske Strøm. Denne isstrøm benævnes Storisen og fremstår som et 25 33 50 66 80 90 95 105 110 125 150 200 300 400 bælte med en bredde på nogle hundreFremtidig nedbørsmængde i % af nutidig nedbørsmængde de kilometer ud fra kysten. Analyser, hvor mængden af sne ved Zacken­berg Figur 3.7  Fremtidig nedbør i % af nedbørsmængden 1961-1990. har været sammenholdt med havisens variation i Grønlandshavet, viser en negativ sammenhæng mellem havisens udbredelse/varighed og mængden af sne ved Zacken­berg. Det vil sige, at mere havis fører til mindre sne. Årsagen er, at den tætte havis så at sige virker som en forlængelse af landet og dermed bidrager til at gøre klimaet på kysten kontinentalt, dvs. koldt og tørt. Et mindsket isdække vil derfor medføre et mindre kontinentalt klima med flere lavtrykspassager i de kystnære egne. De højere vintertemperaturer og den øgede vintersne, som dette medfører, kan få stor betydning for Zackenbergområdets økosystemer. Eksempelvis vil en øget frekvens af perioder med tø og regn føre til dannelse af isskorper, der dannes ved frysning/genfrysning i snedækket. Dette vil reducere fødetilgængeligheden for planteædende dyr som moskusokser betragteligt – med øget dødelighed til følge. Et kraftigt øget snedække ved vinterens afslutning vil føre til en dramatisk ændring af vandbalancen om sommeren pga. den øgede snesmeltning. Den større mængde smeltevand vil føre til ændrede vækstbetingelser for vegetationen og dermed også ændringer i dennes sammensætning. I enkelte områder kan øget snefygning (foranlediget af kraftigere vind og mere nedbør) muligvis medføre en så kraftig øgning i snedækket, at den snefrie periode, hvor plantevækst er mulig, ligefrem forkortes.

Klimaet ændrer sig

41

Zackenberg den 12. juni 1999

Foråret lader vente på sig Der er stadig mere sne, end der var omkring 1. juni de tre foregående år. Ganske vist er sneen ved at være noget vanddrukken flere steder, men ikke engang de små elve er begyndt at løbe. Vi har indgået væddemål om, hvornår Zackenbergelven bryder op. Det er den elv, der afvander de mere end 500 kvadratkilometer dale og fjeldsider, der udgør vores undersøgelsesområde. Den kan begynde at løbe allerede sidst i maj, og i 1997 og 1998 brød den op hhv. den 4. og den 10. juni. Væddemålene spænder fra den 10. juni til den 18. Indsatsen er en whisky pr. kvinde/mand til vinderen, og der er altså allerede nu nogle klare tabere. Det forsinkede forår tegner til at påvirke flora og fauna ganske meget. Blomsterfelter, der de andre år har været snebare og fulde af knopper eller endog blomster på dette tidspunkt, ligger stadig under op til en meter sne. Mange af fuglene, der ellers var ankommet i pæne tal allerede først i juni, er forsvundet igen. Hvor vi de andre år havde store og stabile bestande af de fleste arter, kan vi måske se frem til stærkt reducerede bestande, der tillige må vente med at yngle i 1-2 uger i forhold til ‘det normale.’ Når jeg sætter ’det normale’ i anførselstegn, så skyldes det, at man næppe kan tale om noget normalt heroppe, allerhøjst om gennemsnitlige forhold. Vi ved, at variationen er meget stor, men den har aldrig været undersøgt, når der ses bort fra de helt elementære vejrforhold, som vejrstationerne har registreret her i Nordøstgrønland i ca. 50 år.

42

Dette er netop formålet med meget af forskningen og moniteringen her i Zackenberg. Ved at følge de samme studieområder år ud og år ind kan vi for første gang nogensinde få indblik i variationen i en lang række naturgeografiske og biologiske forhold – og på længere sigt registrere effekterne af klimatiske ændringer, hvad enten de er naturlige eller et resultat af drivhuseffekten. Naturen er ikke det eneste, der er uforudsigeligt. Vi har – man fristes til at sige som sædvanlig – haft vanskeligheder med at få alt vores gods herop. De trofaste Twin Otter-fly kan trods alt ikke flyve i tåge, og da de så endelig forsøgte at flyve en ladning stærkt savnet gods herop i tirsdags, så gik det galt. Der var 13-15 knob sidevind, og maskinen kom skævt ned, så den kørte af banen. Nu kan et Twin Otter-fly holde til lidt af hvert, så normalt ville flyet kunne køre tilbage på banen og starte igen. Men desværre ramte forhjulet den eneste større sten, der lå her på grusbanken, så det blev slået op i flyet, og næsen fik et tryk. Det tog 4-6 mand tre dage at reparere flyet så meget, at det kunne færgeflyves tilbage til Island, hvor der så vil gå yderligere fire uger med den egentlige reparation. Det vil desværre medføre yderligere transportproblemer her på kysten, hvor alle er helt afhængige af de meget kompetente ‘bush-pilots’ fra Flugfélag Íslands.

Hans Meltofte

43

4

Jordbunden indeholder et lager af næringsstoffer og vand, der er helt afgørende for liv i og på jorden. Næringsstofferne frigives primært ved nedbrydning af jordens mineraler og organisk stof og er bestemt af en række faktorer bl.a. udgangsmaterialet, vegetationen og ikke mindst klimaet. Disse faktorer vekselvirker, og det påvirker både vækstbetingelser for planter, andelen af metan og kuldioxid, der produceres og frigives til atmosfæren og i sidste ende stofkredsløbene.

44

Jordmiljøet

– permafrost og kulstofomsætning Af Bo Elberling, Charlotte Sigsgaard & Torben R. Christensen

Et to meter højt jordbundsprofil og den underliggende permafrost ses eksponeret som resultat af naturlig erosion langs Zackenbergelven. Foto: C. Sigsgaard.

45

Figur 4.1  Zackenbergdalen har en mosaik af vegetationstyper og plantesamfund; lige fra våde kær med kæruld til tørre grus- og stenmoræner med rypelyng samt fjeldskråninger. Foto: L.A. Kyhn.

Det er en flot oplevelse at nærme sig den grønlandske østkyst fra luften. Området, der adskiller havet og Indlandsisen, domineres af stejle og nøgne fjelde samt gletsjere. Først lige inden man lander ved Zackenberg, dukker et mosaikagtigt landskab op bestående af både lavtliggende og fugtige kær, store ensartede tundraflader og helt vegetationsfrie afblæsningsflader (Fig. 4.1). Denne rumlige variation afspejler landskabets morfologi og alder, jordmiljøets udgangsmateriale, klimaet, herunder eksponering af sol, sne og vand, og ikke mindst planternes tilpasning til de givne miljøbetingelser. I Zackenberg kan man skelne mellem ca. 10 forskellige vegetationstyper, hvoraf mindst 10 kan skelnes på satellitbilleder. I det følgende vil vi fokusere på tre kontrastfyldte og dominerende typer med hver deres karakteristiske jordbundsudvikling, hydrologi og kulstofomsætning. Samtidig repræsenterer disse tre vegetationstyper spændvidden i de forskellige måder, hvorpå enkelte landskabselementer forventes at reagere på fremtidige klimaændringer. I det følgende vil de tre vegetationstyper blive betegnet henholdsvis rypelyng-, kantlyng- og kærområder.

46

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

Boks 4.1  Omsætning i jorden og udveksling af drivhusgasser Der er ikke de samme udstrakte kærområder i højarktisk Grønland som i andre dele af Arktis. Ved Zackenberg dominerer de tørre og fugtige jorder, og de bliver mere og mere dominerende, jo længere nordpå i Grønland man kommer. I disse jorder er tilgængeligheden af ilt stor, og optøningsdybden er betydelig (ofte mere end 60 cm sidst på sommeren). Hovedparten af det tilførte kulstof bliver derfor omsat under frigivelse af CO2. I modsætning hertil betinger et højt vandindhold i de våde jorder, at atmosfærisk ilt kun langsomt trænger ned, og at det tager længere tid at varme jorden op. Det betyder, at omsætningen sker langsommere, og at en væsentlig del af omsætningen foregår uden ilt (anaerobt). Derfor dannes der metan (CH4), som frigives på samme måde som CO2 til atmosfæren. I jorden kan CH4 dog med hjælp af bakterier omdannes til CO2. Når CH4 først har forladt jordmiljøet og befinder sig i atmosfæren, sker nedbrydningen gennem kemiske reaktioner med iltholdige stoffer, hvilket kan tage mange år. Som drivhusgas er CH4 betydelig stærkere end CO2. Et stofs virkning som drivhusgas afhænger af dets evne til at absorbere varmestråling og dets levetid i atmosfæren. Sammenligner man udslip af den samme masse af CH4 og CO2 over 100 år, er CH4 mere end 23 gange stærkere end CO2. Man beregner et såkaldt ‘Globalt opvarmningspotentiale’ (GWP), der udtrykker, hvor effektivt udslippet af en vægtenhed af et givet stof er, sammenlignet med den samme mængde CO2. Det betyder, at selvom våde jorder kan have et større netto-optag af CO2 end de tørre jorder, så kan den miljømæssige effekt godt være størst fra de våde jorder på grund af den i klimasammenhæng stærkere effekt af metan. I dag er det et åbent og vigtigt spørgsmål for den arktiske forskning, hvordan den fremtidige CO2- og CH4-balance bliver for tundra-økosystemerne.

Overfladestruktur på tør polygonjord ved Zackenberg fremhævet ved sneaflejring. Foto: C. Sigsgaard.

Højt oppe på Zackenbergfjeldet er planterne stort set fraværende og jordbundsudviklingen tilsvarende begrænset. Puljen af kulstof og andre næringsstoffer i jorden er alene betinget af et lille input af organisk stof. På den mere jævne tundra dominerer rypelyng (grønlandsk fjeldsimmer) på de tørre og eksponerede dele, de såkaldte afblæsningsflader, mens kantlyng dominerer i de mere fugtige områder med et beskyttende snelag om vinteren. I lavninger og områder nedstrøms for permanente snefaner vil der være mere vådt store dele af sommeren, og her dominerer bl.a. kæruld. Kombinationen af et højt vandindhold og højtliggende permafrost betyder, at der her ofte opstår iltfattige forhold i jordmiljøet. Organisk stof i denne iltfattige zone omsættes derfor kun langsomt og ufuldstændigt, så der dannes tørv. I alle dele af landskabet omsættes der kuldioxid (CO2) mellem vegetation/jord og atmosfæren, og i de våde områder frigives desuden metan (CH4, Boks 4.1).

Jordmiljøet – permafrost og kulstofomsætning

47

Permafrost og puljer af kulstof Undersøgelser af jordmiljøet tager ofte udgangspunkt i en karakteristik baseret på analyser af jordprøver udtaget med kendt volumen i de karakteristiske lag, som jordbunden består af. Hvor kysten eller en elv eroderer sig ind i jordlagene og den underliggende permafrost, bliver jordlagene bedst eksponeret (se foto side 45). Jordbundsprøver er dog primært blevet udtaget fra gravede profiler. Resultatet af mere end 2.000 analyser af jordprøver fra Zackenberg viser, at der er stor variation i indholdet af kulstof betinget af et samspil mellem jordtype, landskabsform, vegetationstype samt dræningstilstand. I områder med rypelyng og kantlyng findes hovedparten af kulstofpuljen i de øverste 30 cm, mens kulstofpuljen er mere jævnt fordelt i kærområderne.

Figur 4.2  Jordbundsprofil under kantlyng. Øverst ses et gråt flyvesandslag med ringe jordbundsudvikling. Nedenunder ses en begravet sort jord med et humusholdigt lag over et rødligt jernholdigt lag.

Koncentrationer af kulstof på en given flade kan omregnes til en pulje af kulstof, når massefylden og tykkelsen af de enkelte jordlag kendes. Omregnet til kg kulstof i de øverste 50 cm viser det sig, at de fugtige kærområder og nærliggende områder med pil indeholder i gennemsnit omkring 15 kg C per m2, mens rypelyng- og kantlyngområderne kun indeholder omkring det halve. Som gennemsnit findes der mere end 100 ton organisk kulstof i de øverste 50 cm pr. hektar. Dette er langt den største pulje af kulstof, som indgår i kulstofkredsløbet i det arktiske økosystem. Det betyder også, at selv små ændringer med tiden kan få stor betydning. Sådanne ændringer er snævert koblede til udvekslingen af kulstof i vegetationen, i rødderne og i omsætningen af nedfaldne blade mv. Disse puljer udgør mindre end 6 % af den samlede pulje organisk stof i Zackenberg, men er afgørende for dels at kunne forudsige fremtidige ændringer i jordens lager af kulstof, og dels i relation til økosystemets nuværende stabilitet f.eks. som fødegrundlag for dyr og fugle.

Foto: B.H. Jakobsen.

I Zackenbergområdet findes ‘begravede’ jordbundstyper, såkaldte fossile jorde, der er gamle jordoverflader begravet under f.eks. vind- eller vandaflejrede sedimenter. Sådanne fossile jorde vidner om tidligere tiders klima- og vegetationsforhold. Begravet under mere end 30 cm flyvesand findes flere steder i Zackenbergområdet resterne af en gammel, stærkt udvasket og næringsfattig jordbundstype. På Fig. 4.2 ses et mørkebrunt/rødligt lag, som er den gamle udfældningshorisont i en såkaldt podzol. I den zone er organisk stof samt jern- og aluminiumforbindelser udfældet. En sådan transport af organisk stof og metaller fra overliggende lag har forudsat en biologisk aktivitet ved overfladen, hvor der er dannet stærke organiske syrer under omsætningen af det organiske stof. Disse syrer har medvirket til forsuring (lave pH-værdier) og en opløsning af jern og aluminium, som med nedsivningsvandet har kunnet bevæge sig ned og er blevet udfældet længere nede i jorden. En tilsvarende, men aktuel jordbundsudvikling kendes i dag fra sydligere breddegrader i Grønland. Alt tyder på, at der ved Zackenberg har været både en del varmere og mere fugtigt, end der er i dag. Desuden har en helt anden vegetation været dominerende, nemlig dværgbirk, hvis pollen findes i de begravede lag. Det organiske indhold, som findes i de begravede horisonter, er blevet 14C-dateret. Det viser sig, at denne varmere og fugtigere periode i Zackenberg optrådte for mere end 4.000 år siden. Det betyder, at den pulje af kulstof, som findes i den øverste del af jorden, ikke

48

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

nødvendigvis afspejler en ligevægtstilstand mellem det nutidige klima og jordbundsmiljøet. Der er således en væsentlig usikkerhed forbundet med at modellere jordmiljøets rolle i forbindelse med frigivelsen af drivhusgasser i fremtiden.

Omsætning af organisk stof og frigivelse af drivhusgasser I dag foretages en del studier i arktiske områder med henblik på at forudsige, hvilken rolle de arktiske økosystemer kommer til at spille ved en klimaforandring. De fleste af disse studier måler den hastighed, hvormed kulstof ophobes (primært ved fotosyntese) og frigives (primært ved planterespiration og nedbrydning af organisk stof i jorden). Det giver to store tal for henholdsvis input og output til jordens pulje af kulstof, men giver kun et usikkert bud på, om jordmiljøet bliver rigere eller fattigere på kulstof, og dermed om jorden virker positivt eller negativt på det globale kulstofbudget i atmosfæren. Målinger af landskabsudveksling af CO2 (Fig. 4.3) ved Zackenberg tyder på, at input og output af kulstof over et årti stort set er i balance på den tørre tundra. Der hersker dog en hvis usikkerhed om, hvad der sker om vinteren i Zackenberg. Tilsvarende medregnes sjældent tabet af kulstof fra jordmiljøet i form af opløste organiske og uorganiske forbindelser. Et stort spørgsmål er, hvordan balancen mellem input og output bliver i fremtiden. For at kunne forudsige hvordan et arktisk økosystem som ved Zacken­ berg påvirkes af fremtidige klimaforandringer, er omsætningsprocesserne blevet undersøgt nærmere. Både planternes fotosyntese og respiration samt nedbrydning af organisk stof i jorden forøges ved en opvarmning. Ved Zackenberg har man gennemført opvarmningsforsøg, hvor temperaturen i jordoverfladen blev øget med 2-3 grader. Det har medført, at frigivelsen af CO2 er forøget med op til 33 %. På trods af det øgede kulstoftab viser et samlet kulstofregnskab, at økosystemet netto optager kulstof i planternes vækstsæson. Andre forsøg viser, at vanding på nogle vegetationstyper kan forøge frigivelsen af CO2, uden at det påvirker kulstofbindingen. Dermed kan en ændring i nedbørsforholdene alt andet lige også påvirke kulstofregnskabet. Formentlig kommer mange andre forhold til at spille en lige så stor rolle som den direkte effekt af en temperaturstigning, f.eks. ændrede sneforhold, skydække og nedbør.

Figur 4.3  Landskabsmålinger med anvendelse af såkaldt eddykorrelation-teknik, hvor nettoresultatet af planternes CO2-optagelse og planternes såvel som jordens frigivelse af CO2 måles. Om vinteren og i det tidlige forår dominerer frigivelsen, og landskabet som helhed virker som en CO2-kilde til atmosfæren. I planternes vækstsæson er det modsatte tilfældet. Foto: C. Sigsgaard.

Fig. 4.4 viser feltmålinger, hvor jordens frigivelse af CO2 bestemmes ved at måle koncentrationsstigningen af CO2 i en cylinder med låg på, som er presset ned i jorden. Målingerne viser, at langt hovedparten af CO2-produktionen sker i lag nær overfladen, hvilket for Zackenberg er bestemt ved at analysere variationer i CO2-koncentrationer i jordprofilet.

Figur 4.4  Feltmålinger af jordens frigivelse af CO2 i det tidlige forår, hvor der nogle år måles en uventet ‘puls’ af CO2. Foto: B. Elberling.

Jordmiljøet – permafrost og kulstofomsætning

49

Fra Meltofte et al. 2008.

Rypelyng

1,4 Frigivelse af CO2 (µmol CO2/m2/s)

Figur 4.5  Sommermålinger af CO2-frigivelsen fra jord som funktion af temperaturen fra tre udbredte ­vegetationstyper ved Zackenberg.

Kantlyng

Pil

1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0

2

4

6

8 10 12 Temperatur (°C)

14

16

18

20

Målinger af CO2-frigivelsen fra jorden i løbet af en sommer i Zackenberg er i Fig. 4.5 plottet som funktion af temperaturen målt i jorden i en dybde af 5 cm. Ikke overraskende er temperaturen i jorden afgørende for den tidslige variation i CO2-produktionen i jorden, idet det er bakterier og andre levende organismer, der betinger en omsætning og dermed en CO2-produktion. Men figuren viser også, hvor følsom CO2-produktionen er over for variationer i temperaturen, og at der er forskel på de enkelte vegetationstyper. CO2-produktionen i jorden under kantlyng, og rypelyng ligger tæt på den samme linje, mens CO2produktionen i jorden under rypelyng er markant højere. Forskellen på kantlyng og rypelyng skyldes, at jorden under rypelyng indeholder mindre vand og derfor er varmere om sommeren. CO2-produktionen i jorden under pil og kær ligger forskudt i forhold til kantlyng og rypelyng. Temperaturen for pil minder mest om kantlyng, men alligevel er CO2-produktionen markant højere, hvilket skyldes, at plantedele fra pil er lettere omsættelige (indeholder mere kvælstof) og nemmere at nedbryde, end det er tilfældet for kantlyng. Lige efter tøbrud kan man ofte måle en overraskende høj frigivelse af CO2. Baggrunden for denne høje frigivelse er undersøgt deltaljeret i Zackenberg, dels i form af kontrollerede feltforsøg, hvor sneen er fjernet, og frigivelsen af CO2 fra den frosne jord er blevet kvantificeret (Fig. 4.4), og dels i fryserforsøg i laboratoriet. Det viser sig, at denne ‘puls’ af CO2 primært produceres i løbet af den lange vinter, hvor den fanges i den frosne jord og først frigives, når jorden begynder at tø. Det stemmer med, at de mikroorganismer, som er ansvarlige for CO2produktionen i kolde egne, er tilpasset lave temperaturer. Fryserforsøg med mikroorganismer fra Zackenberg viser, at deres aktivitet er omkring 20 % af deres fulde kapacitet omkring frysepunktet, og at de er aktive ned til mindst -18 °C.

Metanproduktionen størst i kærene I den centrale del af Zackenbergdalen findes et større kærområde, hvor produktionen og frigivelsen af metan er blevet undersøgt. Det blev tidligt klart, at kærområdet i Zackenberg er meget produktivt i

50

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

form af plantevækst og har et højt udslip af metan i vækstsæsonen. Frigivelsen af metan er af samme størrelsesorden som i tilsvarende økosystemer i f.eks. det nordlige Skandinavien. Det tyder på, at kærene repræsenterer hot-spots for udveksling af kulstof med atmosfæren. Dette er i kontrast til den relativt beskedne udveksling af kulstof i de arealmæssigt mere dominerende heder og mere vegetationsfattige områder. I kærene ved Zackenberg blev den direkte kobling mellem vegetationssammensætningen og størrelsen af metanfrigivelsen for første gang dokumenteret for et højarktisk økosystem. Det viser sig, at visse plantearter (bl.a. polarkæruld og smalbladet kæruld) direkte stimulerer frigivelsen af metan. Det betyder, at ændringer i hydrologien, næringsstofforhold eller temperatur, som betinger en ændring i sammensætningen af plantearter, alene kan medføre ændringer i frigivelsen af metan. Dermed er der sat fokus på netop samspillet mellem biodiversitet, forestående klimaforandringer, og hvordan et økosystem som ved Zackenberg som helhed vil bidrage til atmosfærens indhold af drivhusgasser. Siden 2006 har målinger af metanfrigivelsen fra kærene i Zackenberg været en del af basisprogrammet ved Zackenberg (Fig. 4.6). Dette er bemærkelsesværdigt i relation til det øvrige Arktis, hvor langt de fleste tilsvarende metanmålinger sker i tidsbegrænsede forskningsprojekter. Det har således vist sig, at omkring 50 % af den samlede metanproduktion kan foregå som en kortvarig puls over få uger, i forbindelse med at jorden fryser. Det er uvist, om sådanne høje frigivelser uden for vækstsæsonen sker hvert år, men modelsimuleringer tyder på, at den kortvarige puls af metan fra arktiske økosystemer nogle år kan være så stor, at det kan påvirke atmosfærens indhold af metan.

A

B

C

Permafrost og klimaændringer Den del af jorden, som i dag er permanent frossen (permafrosten), kan blive en helt afgørende faktor for kulstofregnskabet i Zackenberg. Vi ved, at permafrosten indeholder store mængder kulstof, at denne pulje er meget uensartet fordelt i landskabet, og at den kan blive delvist omsat ved en optøning. Laboratoriemålinger viser, at nedbrydningen af organisk stof ved en opvarmning af permafrost kan forløbe lige så effektivt som i lag nær overfladen efter blot nogle få dage til uger. Dette skyldes, at de nedbrydende mikroorganismer allerede findes i jorden og hurtigt formerer sig ved en opvarmning.

Jordmiljøet – permafrost og kulstofomsætning

Figur 4.6  Våde lavninger domineret af græsser og kæruld er næsten vandmættede det meste af året. Her måles frigivelsen af metan i automatiske kamre. i det tidlige forår (A), midt om sommeren (B) og i den tidlige vinter (C). Foto: J.M. Falk og C. Sigsgaard.

51

Boks 4.2

Termokarst

Termokarstområde præget af hurtig optøning og et landskab, der kollapser. Foto: B. Elberling.

I Arktis er det velkendt, at is over årtier kan ophobes i jordmiljøet som næsten ren is. Normalt er den frosne is og jord beskyttet af overliggende jord og vegetation, men forstyrres denne balance af ændringer i klimaet, større udsving i temperaturerne, ændringer i plantedækket eller vandgennemstrømningen, kan det føre til eksponering af den frosne jord, hvorved der dannes såkaldte termokarstområder med sammensynkninger og lavninger uden afløb. Hvis klimaet bliver varmere, vil ophobet is nemmere blive eksponeret og danne områder med termokarst. I Zackenberg er antallet af sådanne områder stigende og vidner således om øget destabilisering af landskabet.

Ofte hører man, at Arktis er blandt de områder på kloden, hvor de største temperaturstigninger vil finde sted, og hvor netop den meget store pulje af kulstof i permafrostlag er blandt de helt afgørende ubekendte kilder til en fremtidig frigivelse af drivhusgasser til atmosfæren og dermed en potentiel accelereret opvarmning af kloden. Undersøgelserne i Zackenberg viser tydeligt, at landskabet er under forandring. Vi kan konstatere øget optøning, mindre sne i landskabet, længere vækstsæson, øget termokarstaktivitet (Boks 4.2) og de første tegn på, at dominerende vegetationstyper er på tilbagegang, mens andre vinder frem. Hele økosystemet er under forandring. Det, vi ikke kender, er det sæt af såkaldte feedback-mekanismer, som måske får afgørende betydning for en evt. opbremsning eller accelerering af ændringerne.

Dybde til permafrosten (cm)

Vi kan konstatere, at det er de mest eksponerede områder med rypelyng, der i dag varmer hurtigst op (omkring 9 cm dybere optøning over de sidste 10 år, Fig. 4.7). Men det er samtidig de områder, hvor der er mindst kulstof begravet, og hvor en omsætning sker med fuld

0 20 40

Kær

60 80

Rypelyng

100 1997

Kær Rypelyng

1999

2001

2003

2005

2007

Figur 4.7 Et af de felter hvor GeoBasis hvert år måler den maksimale dybde til permafrosten sidst på sommeren. Den indsatte graf viser udviklingen af den maksimale dybde til permafrosten de sidste 10 år for henholdsvis en våd og en tør del af feltet. Det ses tydeligt, at dybden til permafrosten er størst i de tørre dele af landskabet.

Foto: C. Sigsgaard.

52

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

8272000

cm 50

8270000

45 40

8268000

35

Figur 4.8  Modelforudsigelse af optøning af permafrost målt som den maksimale tykkelse af aktivlaget sidst på sommeren i de næste 100 år under forudsætning af de forventede klimaændringer. Modellens opløsningsgrad er 50 m, og afstanden mellem højde­kurverne er 20 m. Fra Meltofte et al. 2008.

30 25

8266000

20 15

8264000

10 5

8260000

0

506000

508000

510000

512000

514000

516000

518000

tilgang af ilt – og dermed uden nævneværdig metanproduktion. At den øverste del af permafrosten vil smelte yderligere, er et sandsynligt scenarium. Med de gængse klimamodeller kan vi give et bud på, hvor meget tykkere aktivlaget vil blive de næste 100 år (Fig. 4.8). Det ses, at det netop er i Zackenbergdalens bund ved kærområderne, at de mindste stigninger i aktivlagets tykkelse kan forventes. Alligevel forventer vi, at det bliver den lidt langsommere opsmeltning af kærområderne (omkring 8 cm de sidste 10 år), som bliver den afgørende faktor for landskabets bidrag til drivhusgasbudgettet. Sker opsmeltningen i kærene samtidig med, at det bliver mere vådt, må vi forvente en stigning i frigivelsen af metan til atmosfæren. Hvis det derimod bliver mere tørt, er det sandsynligt, at en større andel af den metan, som bliver produceret, vil blive iltet til kuldioxid i de mere tørre og iltholdige jordlag ved overfladen. Dermed stiger måske nok den samlede mængde af kulstof, som frigives til atmosfæren, men drivhuseffekten i atmosfæren kan blive mindre, fordi andelen af metan falder. De foreløbige resultater fra Zackenberg tyder på, at vandstanden er faldende i kærområderne. En anden ubekendt faktor for effekten af permafrostoptøning er sammensætningen af permafrosten. De første permafrostboringer i Zacken­berg blev udført i 2008. Analyserne viser, at permafrosten indeholder overraskende meget is (op til 80 % pr. volumen), hvilket betyder, at jordlagene fysisk vil falde sammen som resultat af en optøning. Desuden viser det sig, at smeltevandet indeholder høje koncentrationer af opløst kulstof og kvælstof, som kan forklare, hvorfor vi ser en overraskende høj produktion af drivhusgasser ved optøning. Fremtidige målinger i både felten og i laboratoriet vil sandsynligvis give anledning til flere overraskelser og samtidig være en forudsætning for at kunne give et mere samlet billede af, hvordan et arktisk landskab som ved Zackenberg vil reagere på fremtidige klimaændringer.

Jordmiljøet – permafrost og kulstofomsætning

53

Zackenberg den 23. juni 2002

Bål og midsommervise i tosomhed Fredag over middag blev vi alle inviteret til Daneborg til lørdagsmik. ‘Mel’ kunne ikke deltage, og da han ikke skal gå alene på stationen, så blev jeg selvfølgelig også hjemme. Om natten kl. 01.30 kom slædeekspressen – to hundeslæder fra Siriuspatruljen – og hentede Charlotte, Line og Marc. Vi venter dem hjem igen engang i nat, så p.t. er der kun Mel og undertegnede til stede. I går havde jeg et ærinde i Hus 4 hos Mel, og jeg bankede pænt på døren, hvorefter Mel råbte: “HVEM ER DET?” Mel og jeg tilberedte lørdag aften en god middag for voksne mænd og udvekslede så livserfaringer over en kop kaffe indtil kl. 23, hvorefter vi gik til køjs. I aften vil vi i tosomhed afbrænde Skt. Hans-bålet og afsynge diverse midsommersalmer, men ingen skal være i tvivl om, at vi glæder os til, at de sidste 60 procent af befolkningen returnerer. Efter at have været i Zackenberg i knap fire uger med mange timers arbejde hver dag kører stationen nu 95 procent, og jeg har nu overblik over hver en stump her på stedet. Dette giver mulighed for hurtig indsats, korrekte bestillinger, optællinger og meget mere. Det havde dog ikke været muligt, hvis ikke Aka og Morten havde været her de to første uger. De ydede en god hjælp, som helt klart afhjælper nogle af sæsonens logistiske udfordringer. I logistikken har vi desuden Charlotte Sigsgaard på halvtid, som er veteran i Zackenberg. Det er hendes fjerde ophold her på stedet, hvilket er en klar fordel for alle parter.

54

Derudover har vi kokken Marc. Han er en fin fyr, der ikke er bleg for at påtage sig andet arbejde end det i køkkenet. Marc er således senest blevet udnævnt som ‘fuel-leverandørchauffør’ med ret til at bære kasket i Zackenberg. Jeg er i øvrigt ved at læse bogen “Knud Rasmussen som jeg husker ham” af Peter Freuchen, og I får et afsnit derfra: De som lavede festen var dengang unge og derfor hidsige, ikke alle Knud Rasmussens bedrifter her var lige rosværdige. Der var en ung assistent på stedet. Han gik under navnet “Piphans” og hans forstand var ret ringe. Han sværmede for en ung pige i kolonien og var jaloux på de fremmede gæster. Så en aften havde Knud fået lov af kolonibestyreren til at afholde en fest i værkstedet og dans kom i gang. Knud svang pigerne under høje hyl og råb fra ham selv og de andre som det hører sig til i Grønland. Da de havde danset en stund kom assistenten ind og forbød Knud at svinge den udkårne. “Sludder og vrøvl” sagde Knud og dansede videre. Så råbte den fortørnede mand med høj røst, at han var kongelig assistent og at han herved lukkede værkstedet af og forbød dem at danse. Vi håber, at vores kollegaers fest i Daneborg er foregået under mere kontrollerede forhold, så de er friske og udhvilede, når de igen dukker op i Zackenberg.

Henrik Philipsen

55

5

Planternes vækst og udbredelse i Arktis er i høj grad betinget af snedækket og temperaturen. Klimaændringerne har således stor indflydelse på plantedækket og på dets samspil med resten af økosystemet og det globale klima.

56

Plantedækket Af Mikkel P. Tamstorf, Toke T. Høye, Lotte Illeris, Mads C. Forchhammer & Niels M. Schmidt

Kær og græslands­vegetation langs en af de mindre elve i ­Zackenbergdalen. Foto: M.P. Tamstorf.

57

Det er 23 grader varmt, og Solen skinner nådesløst fra en skyfri himmel. Ikke en vind rører sig, og hvis man lukker øjnene, kan man et kort øjeblik bilde sig ind, at man befinder sig i Sydfrankrig med palmernes behagelige skygge og vinrankerne lige om hjørnet. Men vi befinder os langt nordligere – helt deroppe, hvor der er midnatssol og tundra og ikke vinranker. Ved Zackenberg i Nordøstgrønland på 74,5 °N bliver planterne ikke højere end cirka 10 cm. Men måske bliver det anderledes i fremtiden, for denne dags temperaturrekord er kun den seneste af en række rekorder siden 1995, hvor forskningen ved Zackenberg startede. Siden slutningen af 1980’erne er gennemsnitstemperaturen for de tre vækstmåneder (juni, juli og august) steget med næsten 2 °C, tidspunktet for snesmeltningen har ændret sig, og vækstsæsonen startede op til to uger tidligere i årene 2002-05. I de seneste år har vi dog igen oplevet flere år med meget sne og sen snesmeltning. På trods af højere sommertemperaturer har det medført en lidt senere sne­smelt­ ning, hvilket er et godt eksempel på, hvordan flere klimafaktorer påvirker vækstforholdene forskelligt. Hvis ændringerne fortsætter, som klimamodellerne forudsiger, vil planterne fremover opleve helt andre forhold end dem, de er tilpassede til. Dette kapitel beskriver plantedækkets dynamik og de ændringer, som vi allerede nu kan erkende i det højarktiske Nordøstgrønland.

Plantesamfundenes fordeling styres af snedække og smeltevand Zackenbergområdet ligger i den sydlige del af Højarktis. I en plantegeografisk sammenhæng benævnes området den mellemarktiske zone, da der her er langt mere frodigt end i det ørkenagtige Nordgrønland. Faktisk er plantesamfundene i Zackenberg nogle af de mest artsrige i det nordlige Grønland med mere end 150 kendte arter af højere planter. Planterne stiller hver især forskellige krav til deres voksested, og de er derfor ujævnt fordelt i landskabet. Jordbundens indhold af vand og næringsstoffer, snedækkets tykkelse og varighed samt landskabsmæssige forhold er afgørende for planternes vækst. Derfor grupperer planterne sig i forskellige samfund, også kaldet vegetationstyper. I Zackenbergdalen er der omkring 10 vegetationstyper: kær, græsland, pilesneleje, kantlynghede, rypelynghede, fjeldmark, afblæsningsflade og flere mindre udbredte typer. Heraf udgør de første fem den helt overvejende del af plantedækket.

Figur 5.1  Typiske vegetations­ typer og fysiske forhold på en skråning ved Zackenberg.

Klippe

Afblæsningsflade Rypelyng-hede Kantlyng-hede Pile-sneleje

Stigende jordvandsindhold Stigende beskyttelse mod vejret Stigende indhold af kulstof i jorden Aftagende aktivlagsdybde

58

Græsland Kær

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

I store dele af Arktis fordeler de forskellige vegetationstyper sig typisk langs højdegradienten på en skråning (Fig. 5.1). Kærene er de mest produktive og findes på flade områder i lavlandet, hvor jorden er mættet af vand. Ofte ligger de neden for større snefaner, som afgiver smeltevand gennem hele vækstsæsonen eller i forbindelse med elvløbene (se foto side 57). Kærene er hovedsageligt sammensat af polarkæruld og glat tundragræs med et mosdække i bunden. Græsland er i lighed med kærene meget våde i starten af vækstsæsonen, men tørrer ud hen over sommeren – blandt andet fordi typen forekommer på let skrånende overflader, der drænes bedre end kærområderne. Her er således kun plantearter, der ikke behøver konstant højt vandindhold såsom polar-hvene, mørk kæruld og polar-rævehale. Mos dækker omkring halvdelen af jorden her, og arktisk pil og andre dværgbuske er hyppige i de tørreste dele af græslandet. Arktisk pil er økologisk en meget bred art. Det vil sige, at man kan finde den i mange af de forskellige vegetationstyper, lige fra de våde græslande til de tørre afblæsningsflader. Der, hvor den har sin største dækning, er dog i forbindelse med de såkaldte pilesnelejer. Det er områder, hvor sneen ophobes i løbet af vinteren og derfor smelter sent væk. Den korteste vækstsæson i de mere udbredte vegetationstyper findes her. Arktisk pil udgør en stor del af plantedækket, men også polar-rævehale, varde-frytle og arktisk rapgræs findes i denne vegetationstype. I områder med mere sparsomt plantedække er mosser og laver udbredt. Oven for pilesnelejet forekommer typisk kantlynghede (Fig. 5.2). Dog mest i lavlandet, hvor den er meget dominerende i Zackenbergdalen. Kantlyng dækker alene op til 80 % af denne vegetationstype, så der er kun lidt plads til andre dværgbuske, urter, laver og mosser. Rypelyng-

Figur 5.2  Kantlyng er en typisk forekommende hedeart i Arktis. Foto: E. Thomsen.

Naturen og klimaændingerne i Nordøstgrønland

59

heden kræver ikke helt så meget snedække og beskyttelse om vinteren som kantlyngheden. Den findes derfor udbredt i nærheden af mindre bakketoppe i lavlandet og over 150 m på de omkringliggende fjeldskråninger (Fig. 5.3). I lavlandet står den typisk sammen med børste-kobresie og klippe-star, mens den i højlandet har en anelse mere beskyttelse fra et tykkere snedække. Her er det typisk arktisk pil, tuelimurt og topspirende pileurt, der står sammen med rypelyngen. På afblæsningsfladerne er der normalt ingen eller kun meget lidt sne om vinteren og tørre jorde om sommeren. Kun få plantearter overlever her, men på grund af den ringe snedybde er de vigtig føde for moskusokserne, der græsser her om vinteren. Omkring 5 % af overfladen er dækket af planter – typisk arktisk pil, børste-kobresie, rødstænglet potentil eller kort rapgræs. Figur 5.3  Rypelyng vokser på de mere tørre områder og behøver næsten intet snedække som beskyttelse gennem vinteren. Foto: N.M. Schmidt.

Planternes blomstring styres af snesmeltningen I Arktis begrænser snedækket længden af vækstsæsonen og dermed i høj grad planternes formering og overlevelse. Tidspunktet for vækstsæsonens afslutning er relativ stabil fra år til år, nemlig når dagslængden bliver meget kort, og frosten for alvor sætter ind i september. Derimod varierer vækstsæsonens start i maj/juni mere fra år til år. Starten afhænger både af hvor meget sne, der er faldet gennem vinteren, og hvor varmt det er i smelteperioden. Såvel snesmeltningen som temperaturerne bliver derfor fulgt nøje i Zackenbergdalen. Selv om vegetationstypernes udbredelse og artssammensætning kun ændrer sig langsomt, er der stor forskel på de enkelte plantetypers vækst og udvikling fra år til år. For at følge denne variation registreres dels planternes fænologi (tidspunkt for blomstring og frøsætning) og dels planternes grønhed som udtryk for deres frodighed og biomasse gennem hele vækstsæsonen. De fleste planter i Højarktis er flerårige og blomstrer mange gange. En af grundene til dette er netop de korte somre, hvor formeringen ikke altid lykkes. Klimaet skal ikke ændre sig meget, før blomstring og frøsætning vanskeliggøres. For at sikre formeringen over en længere årrække, skal planterne i flere år have chancen for at gennemføre formeringscyklus og dermed sikre artens frøspredning. Endvidere anlægger mange arktiske planter deres blomsterknopper allerede i den foregående sommer. Derfor kan blomstringen starte hurtigt, efter at sneen er smeltet. Tidspunktet for, hvornår blomstringen sker, er meget afhængigt af, hvornår sneen smelter. Dog er der forskelle imellem arterne. Fjeld-valmue og tue-limurt behøver normalt mere end fire uger fra snesmeltning for at blomstre, mens kantlyng og pil kun har behov for mellem to og tre uger. Dette varierer dog efter, hvor tidligt sne­smeltningen forekommer. At knopsætningen hos mange arter foretages allerede det foregående år betyder også, at en plantes blomstersætning og formering er betinget både af det aktuelle års klima og af de foregående års klima. Fire ud af seks undersøgte plantearter havde således flere blomster i de år, hvor den foregående sommer var varmere end normalt.

60

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

Planterne går glip af halvdelen af solenergien Den indkommende stråling har også betydning for planterne og deres formering. I Zackenberg ligger sneen så længe, at mange plantefelter først smelter fri lige inden sankthans, hvorefter indstrålingen falder. Dermed går halvdelen af årets indkommende solenergi ikke til plantevækst og formering, men til snesmeltning. Planterne må derfor sætte blomster og klargøre blomsterknopper under aftagende lysmængde. Eksperimentelle studier har da også vist, at ekstra skydække eller skyggende planter påvirker kantlyng negativt, så den sætter færre blomster (Fig. 5.4). Yderligere viste en analyse af blomstringstidspunkt og andre markante begivenheder såsom æglægningsdato for fugle og fremkomsten af forskellige insektgrupper, at tidlig snesmeltning havde en kraftig effekt. I løbet af åerne 1995-2005, hvor sneen smeltede tidligere og tidligere, var den gennemsnitlige fremrykning af opstart for alle de analyserede planter, fugle og insekter på over to uger.

Figur 5.4  Skyggetelte anvendes til at simulere øget skydække og/eller højere plantedække. I baggrunden ses Forskningsstation Zackenberg. Foto: A. Michelsen.

Frodigheden af vegetationstyper følges gennem målinger af det såkaldte Normalised Difference Vegetation Index, NDVI (Boks 5.1). NDVI er et udtryk for plantevæksten, den såkaldte primærproduktion. Registreringen foregår ved måling i felten en gang om ugen i 26 udvalgte plantefelter og langs to 6 km lange transekter. Samtidig anvendes også satellit- og flybilleder for at følge udviklingen i hele dalen fra år til år (Fig. 5.5). Satellitbillederne tages omkring det tidspunkt i vækstsæsonen, hvor plantedækket er fuldt udviklet (ca. 1. august). Netop NDVI og satellitbilleder er meget anvendt til at opskalere resultater til større områder og relatere ændringer til klimasystemer for større dele af Arktis, som f.eks. Den Nordatlantiske Oscillation, NAO (se Boks 2.3). Kærene er de områder, som har den højeste primærproduktion (NDVI omkring 0,8), om end de først smelter sent fri for sne i forhold til f.eks. rypelyng- og kantlyngtyperne. De tidligst snefrie felter er afblæsningsfladerne, men her når NDVI typisk ikke over 0,25 på grund af det ringe plantedække. Figur 5.5  Overfladetyper i ­Zackenbergdalen. De våde frodige kær, fugtige kantlyng­heder og tørre rypelyngheder har hver deres karakteristiske farve på dette multispektrale flyfoto. Forskningsstationen ligger ved ZERO.

Plantedækket

61

Boks 5.1  NDVI Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) er et ‘grønhedsindeks’, der generelt anvendes til at beskrive vegetationstypernes frodighed. Også planternes biomasse og primærproduktion kan relateres til dette tal. Tallet beregnes på baggrund af refleksionen af nærinfrarødt og rødt sollys fra en overflade. Teorien bag indekset baserer sig på, at klorofyl absorberer en stor del af strålingen i det røde spektrum, mens cellestrukturen i vegetationen medfører en høj refleksion i det nærinfrarøde spektrum. Højere grad af vegetationsdække betyder mere klorofyl og kraftigere cellestruktur, hvorved NDVI ­forøges.

σ   –  σ NDVI = σNIR  +  σRød NIR Rød σNIR er refleksionen af sollys i det nærinfrarøde spektrum, og σRød er refleksionen i det røde spektrum.

NDVI giver værdier mellem -1 og +1. Flader, der er dækket af vegetation, har oftest værdier over 0,1. Mange satellitter (fx QuickBird, IKONOS, ASTER, Landsat, SPOT og MODIS) måler refleksionen af stråling i de røde og nærinfrarøde spektre. Nogle satellitter har i dag en opløsning, så man kan skelne 1 m2, og det er derfor muligt at anvende satellitbilleder til at overvåge selv små nicher i vegetationen. 0,30 0,25

Reflektion

Spektralsignatur for et kær domineret af polar-kæruld og en afblæsningsflade i Zackenberg. Det typiske spring i vegetationskurven ved 0,7 μm skyldes klorofyl og cellestruktur og kaldes for vegetationsspringet. Pilene angiver refleksionen af sollys fra den frodige arktiske kærtype og en afblæsningsflade for henholdsvis det nærinfrarøde σNIR og det røde σRød lys.

σNIR Våd kærvegetation

0,20 0,15 Afblæsningsflade 0,10 0,05

σRød

0 0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

Bølgelængde (µm)

Planter, planteædere og drivhusgasser I Zackenberg har der været en klar tendens til faldende frodighed gennem de sidste 10 år. Mest udtalt er det imellem 150 m.o.h. og 600 m.o.h. Faldet i frodighed går imod mange andre resultater, som viser en stigende frodighed – dog primært observeret i Lavarktis. Dette til trods kan den faldende tendens ses i både plantefelter og på satellitbilleder. Årsagen er højst sandsynligt den tidligere snesmeltning og de højere sommertemperaturer i årene 2000-05. Mange snefaner, som tidligere afgav smeltevand gennem hele vækstsæsonen, smelter nu væk allerede i midten af juli, hvilket medfører en udtørring i forhold til tidligere år. En medvirkende årsag til den mindre frodighed i kærene kan være den øgede optøning af den øverste del af permafrosten (det såkaldte aktivlag), som vi har observeret siden 1999 kun ‘afbrudt’ af en sen snesmeltning i 2006. En øget optøning kan medføre, at vandspejlet i de våde kærområder falder med en udtørring og mindre fro-

62

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

Boks 5.2  Drivhuseffekten 1. Solen udsender kortbølget stråling

2. Solens stråler passerer gennem atmosfæren og opvarmer Jorden

3. En del af Solens stråler reflekteres fra atmosfære og jordoverflade

4. Jorden udsender langbølget stråling

5. En del af denne stråling absorberes af drivhusgasserne og medfører øget opvarmning

Atmosfærens indhold af drivhusgasser medvirker til at holde på den langbølgede stråling og opvarme den nederste del af atmosfæren.

Drivhuseffekten er en naturlig proces, som er med til at sikre, at der kan eksistere liv på Jorden. Effekten skabes af de såkaldte drivhusgasser, som findes i atmosfæren. Disse gasser slipper det meste af den kortbølgede stråling (lys) fra Solen gennem atmosfæren. Den energi bruges så til opvarmning af jorden, fotosyntese osv. Til gengæld bremser drivhusgasserne en del af den langbølgede stråling (varme), som Jorden udsender. Denne effekt gør, at Jorden i dag er cirka 33 °C varmere, end hvis der ikke var drivhusgasser. Uden dem ville den gennemsnitlige temperatur på Jorden altså være -18 °C, og livet, som vi kender det, ville ikke eksistere. I forbindelse med industrialiseringen er atmosfærens indhold af drivhusgasser steget. Det er specielt mængden af kuldioxid (CO2), som er steget, men også mængden af metan (CH4), lattergas (N2O), CFC-gasser m.fl. er øget i atmosfæren. Disse gasser stammer fra afbrændingen af fossile brændstoffer (kul, olie og gas) og den almindelige udledning fra et moderne industrisamfund. Dermed forstærkes drivhuseffekten, hvilket anses for at medvirke til den opvarmning, som vi oplever i øjeblikket.

dighed til følge. Ændringerne i NDVI for de højereliggende områder af Zacken­bergdalen har vist sig at være mere påvirkede af ændringer i NAO end af ændringer i snedække. Derimod ses den samme påvirkning ikke i lavlandet, hvor snedækket var mest betydende. Dette skyldes nok igen, at det i lavlandet mest er landskabets topografi, der styrer den lokale sneaflejring. I de højereliggende områder er det til gengæld storskala-vejrsystemerne om vinteren, som er bestemmende for aflejringsmønstret. På grund af de meget store mængder kulstof, som er bundet i de permafrosne jorde i Arktis, er balancen mellem frigørelse og optag af kulstof meget væsentlig for atmosfærens indhold af drivhusgasser (Boks 5.2) – en balance, som er afhængig af vegetationstypen. Planterne optager kuldioxid fra atmosfæren gennem fotosyntesen, og økosystemet

Plantedækket

63

frigør igen kuldioxid gennem respiration fra planter og jordens nedbryderorganismer. I løbet af sommeren er optaget dog væsentligt større end frigørelsen, og nettoresultatet er derfor et samlet optag. Mange dyr i Zackenberg, såsom lemminger, sneharer, gæs, ryper og moskusokser, er afhængige af vegetationen som fødekilde. Disse planteædere påvirker ikke kun planterne fysisk, men også balancen mellem frigørelse og optag af drivhusgasser. Således har man på Svalbard påvist, at græssende gæs i løbet af kort tid kan ændre et mosrigt kær fra et samlet optag af kuldioxid til en samlet frigørelse af kuldioxid til atmosfæren. Dette skyldes blandt andet, at vegetationen, som skulle optage CO2 via fotosyntese, græsses væk. I Zackenberg er der en ganske stor bestand på op imod 150 moskusokser i dalen (Fig. 5.6). Om sommeren og i det tidlige efterår græsser de primært i de våde græslande og kær og kan således have en stor indflydelse på det samlede kulstofbudget mellem vådområderne og atmosfæren i Zackenberg.

Måske lavarktisk klima i fremtiden

Figur 5.6  Moskusokser græsser primært i kærområderne, så længe disse er snefrie. I forgrunden ses udstyr til måling af kuldioxidtransporten til og fra økosystemet.

De nyeste klimamodeller for Grønland forudsiger, at klimaet i Nordøstgrønland vil ændre sig markant igennem dette århundrede, primært som følge af den forventede nedgang i mængden af havis langs kysten. Dette vil føre til et mere lavarktisk klima, som det man i dag finder længere mod syd langs østkysten af Grønland. Her er der mildere og mere blæsende vintre med mere og hyppigere nedbør. Konkret forventes der en øgning i nedbøren i Zackenberg på op til 40 % inden for de næste 40 år. Temperaturen forventes at stige med op til 4,6 °C om foråret og 1,1 °C om efteråret. Den øgede nedbør, som aflejres under mere blæsende vejrforhold, vil medføre større snefaner, som højst sandsynligt vil være længere om at smelte væk, end vi ser det i dag.

Foto: C. Sigsgaard.

64

Naturen og klimaændingerne i Nordøstgrønland

I betragtning af de effekter på vegetationen, som vi allerede nu ser gennem de første ændringer i klimaet ved Zackenberg, kan vi i fremtiden forvente endnu større ændringer. Det er ændringer, som i første omgang vil påvirke plantesammensætningen direkte. For rypelyng forventer vi således, at blomstersætningen vil blive tidligere, og at arten vil blive mere udbredt i områder med tidlig snesmeltning. I områder med senere snesmeltning vil blomstersætningen derimod være uændret eller lidt senere og med færre blomster. Yderligere forventer vi, at klimaændringerne vil medføre en højere grad af kønnet formering og dermed tilpasning til klimaændringer gennem forhøjet genetisk variation. Dette forudsætter dog, at andre hurtigt voksende højere planter ikke invaderer området. En anden forudsætning er, at det forventede forøgede skydække ikke udligner effekterne fra højere temperaturer, tidligere snesmeltning osv. I forbindelse med, at sneaflejringen ændres gennem mere snefald og kraftigere vinde, kan fordelingen af de arealmæssigt vigtige plantesamfund, kantlynghede og pilesneleje, ændres markant. Som beskrevet klarer arktisk pilesneleje sig bedre i lavninger og nederst på skrånende terræn, hvor sneen ligger længere, mens kantlynghede har brug for en længere snefri periode og dermed en længere vækstsæson. I områder, hvor sneen vil ligge længere, vil kantlynghede således kunne blive fortrængt af arktisk pilesnelejer. Både moskusokser, sneharer og lemminger græsser på arktisk pil. Kantlyng har derimod ikke nogen ernæringsmæssig værdi for dem. Umiddelbart vil et varmere klima derfor forbedre fødegrundlaget for disse dyr – men kun om sommeren, hvor der ikke ligger et tykt lag sne i pilesnelejerne. Hvorvidt denne ændring vil medføre øget græsning i kærene og dermed mindre optag af kuldioxid i sommerperioden, er til gengæld uvist. Mange faktorer spiller ind på disse processer, som også afhænger af vinter­ periodens indflydelse på dyrene i området.

Plantedækket

65

Zackenberg den 8. juli 2004

Zackenberg Royal Når vi sådan til daglig går rundt i vores nu efterhånden 10 år gamle og derfor veltilpassede felttøj og kigger os omkring i Zackenbergdalen efter et veloverstået måltid oven på en fagligt spændende dag, så kan specielt Hans Meltofte ind imellem finde på at konstatere: “Vi lever som landets rigeste adel” – et udsagn som modtages med bekræftende nik. Men da det for en uge siden for alvor gik op for os, at vi skulle have besøg af regentparret ved Zackenberg, stod det pludseligt lysende klart for os alle, at specielt de fysiske faciliteter ved Zackenberg nok næppe lever op til forholdene på de danske slotte. Den forløbne uge har derfor, for så vidt gælder logistikken, været præget af planlægning, udarbejdelse af detaljeret program, oprydning og rengøring. I dag var det så den store dag. Vi råder ikke over festtøj ved Zackenberg, men alle havde da fået et bad, og de fleste havde også for første gang i en måned forsøgt sig med en kam. Klokken 9 ankom regentparret med Twin Otter fra Daneborg til Zackenberg. Efter modtagelse ved Dansk Polarcenters direktør, Hanne Petersen, og overrækkelse af en buket med højarktisk flora udvalgt af veteran i Zackenberg Charlotte Sigsgaard var der foredrag med faglig introduktion til arbejdet ved Zackenberg samt rundvisning på stationen. Klokken 12 spiste vi frokost, og eftermiddagen blev brugt på en faglig spadseretur i Zackenbergdalen. Klokken 16 forlod vores gæster så Zackenberg igen med kurs mod Scoresbysund.

66

Det var en god dag. Vi havde alle gennemgået etiketten, og aftenen inden besøget kunne man for første gang i Zackenbergs historie møde forskere på gårdspladsen, som tiltalte hinanden i ‘De’-form. Da vores gæster så dukkede op og i den grad udviste en på samme tid interesseret og afslappet attitude, ja så forsvandt en stor del af nervøsiteten, og vi fik en spændende og god dag ud af det. Stationens gæster bidrog til dette med faglige foredrag. Logistikleder Henrik Philipsen gav en tur ud ad landingsbanen i sit amfibiekøretøj, og kokken Marc fremtryllede en fyrstelig frokost med bl.a. kantlyngrøget laks. Ellers har den forløbne uge været præget af almindelige rutiner i både forskningen og logistikken samt en del udskiftning af ‘personel.’ Forskerne Anders og Jens er rejst hjem og blevet erstattet af forskerne Maria og Marie. Endvidere er logistiker Bjarne Schmidt rejst hjem, og han vil den 13. juli blive afløst af en ny logistiker, som vil få et hårdt arbejde med at leve op til Bjarnes fantastiske energi og kendskab til forholdene ved Zackenberg. Nok for nu fra Forskningsstation Zackenberg, som nu også kan bryste sig af at være leverandør af oplysning, mad og chauffør til det danske hof.

Morten Rasch

67

6

Søerne i Arktis er tæt forbundne med det omgivende miljø og reagerer direkte på ændringer i klimaet. Derfor kan år til år-svingninger genfindes i mængde og artssammensætning i plante- og dyreplanktonet. Efter 10 års studier i Zackenberg kan vi nu spå om konsekvenser af fortsatte klimaforandringer.

68

Søerne Af Kirsten Seestern Christoffersen, Torben Linding Lauridsen & Erik Jeppesen

Hvert år tages der prøver i to søer i Morænebakkerne til bestemmelse af vandkemi samt plante- og dyreplankton. Foto: H. Meltofte.

69

Store Sødal

Zacken

ber

ge

lve

n

Langemandssø

Sommerfuglesø

Figur 6.1  Mangfoldigheden af søer i Grønland ses tydeligt fra luften. Flyfoto af de mange søer i Morænebakkerne med de to moniterede søer.

I de kystnære områder i Grønland findes der et utal af søer og damme og et endnu større antal bække, vandløb og elve. Det kan man se, hvis man kigger på et detaljeret kort eller betragter landskabet ved Zacken­ berg fra oven (Fig. 6.1). Grønlandske ferskvandsystemer har gennem tiderne været undersøgt videnskabeligt, og der findes derfor mange værdifulde informationer om den geografiske fordeling, vandkemi og bestandsændringer af planteplankton, dyreplankton og fisk. Indtil for nylig fandtes der imidlertid ingen undersøgelser af grønlandske søer, der omfattede hele deres økosystem. Undersøgelserne ved Zackenberg er derfor unikke i forskningen. Eftersom arktiske søer har simple fødekæder med relativt få arter, er de velegnede til vurdering af effekter af klimaforandringer på økosystemniveau. Søerne er nemlig velafgrænsede, og de fysiske og kemiske forhold i de arktiske søer er betinget af de barske vilkår i omgivelserne. Vækstsæsonen er kort for de fleste levende væsner, og klimaet spiller en meget stor rolle for bestandenes overlevelse.

70

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

Korte fødekæder Grønlandske søer og damme er isdækkede det meste af året – typisk i 8-10 måneder. Den maksimale istykkelse er ca. 2,5 m, og ­lavvandede søer og damme bundfryser derfor i løbet af vinteren. Et snelag af vekslende tykkelse (0-0,5 m) oven på isen forhindrer yderligere lyset i at trænge ned i vandet. Koncentrationen af næringsstoffer er ganske lav, da det tilløbende vand primært kommer fra smeltet sne og is. Smelte­ vandet transporterer sediment og næringsstoffer fra det omkringliggende land til søerne, men mængden af organisk stof, som ender i søerne, er begrænset. Kombinationen af en lav gennemsnitlig sommertemperatur, lav næringsforsyning og dermed en lav primærproduktion medfører en begrænset mangfoldighed af arter og generelt lav biomasse, sammenlignet med eksempelvis søer i Danmark. På trods af lave temperaturer og ringe lys er planter og dyr aktive, længe før isen smelter. Den stigende mængde sollys i perioden marts til maj medfører, at tilstrækkeligt lys kan gennemtrænge sne- og islaget og starte fotosyntesen. Mængden af planteplankton øges markant i disse måneder på trods af meget lave vandtemperaturer. Det er altså mængden af lys og ikke vandtemperaturen, der er den begrænsende faktor for primærproduktionen forud for isafsmeltningen. Mens isen langsomt smelter, stagnerer eller aftager planteplanktonets vækst, fordi den lave næringsstofkoncentration udnyttes meget hurtigt. Derudover spiller græsning fra dyreplankton også ind. Fødekæden i nordøstgrønlandske søer er kort og består af to vigtige ruter (Fig. 6.2). Den ene er den klassiske græsserfødekæde, hvor planteplankton bliver spist af dyreplankton (dafnier og vandlopper), som selv er føde for bundlevende leddyr og fisk. Den anden er den mikrobielle løkke, hvor opløst organisk stof fra alger og udskillelse af opløste stoffer og fæces fra andre organismer samt opløst organisk stof fra oplandet (f.eks. humøse stoffer) fortæres af bakterier, som selv bliver ædt af protozoer og endeligt ender som føde for dafnier og vandlopper. Mens dafnier kan fortære næsten alle typer mikroorganismer, så er vandlopper mere kritiske. De kan til gengæld rapse æg fra dafniernes rugehule! Den (lille) andel af primærproduktionen, der ikke bliver spist eller omdannet til fækalier, synker til bunds.

Figur 6.2  En lidt forsimplet fremstilling af fødekæden i arktiske søer, der ikke bundfryser. De store dafnier og damrokker holdes dog fuldstændigt nede i søer med fisk. Efter Christoffersen 2000.

CO 2

s solly

planteplankton og bundlevende alger organisk materiale

bakterier

damrokker

protozoer

fjeldørreder

vandlopper

vandlopper dafnier

Søerne

71

På bunden findes endnu en fødekæde, der inkluderer bakterier, protozoer, myggelarver og damrokker, som alle lever af det sedimenterede materiale. De vigtigste arter i søbundens fødekæde er dog alger og mosser, som ikke bare udnyttes af de bundlevende invertebrater og mikroorganismer, men også af dyreplanktonarterne fra den frie vandmasse. De kan sikre sig et værdifuldt fødetilskud på søbunden ved at græsse mikroalger på overflader af planter og sten. Damrokker (Fig. 6.3) findes hyppigt og i høje tætheder i mange af de grønlandske søer. De er altædende og går ikke af vejen for at æde en af egne frænder! De bundlevende organismer er vigtige fødeemner for især fisk (se Boks 6.1), men også for fuglene, når de vandlevende stadier af dansemyg og andre insekter klækker til flyvende voksenstadier. Figur 6.3  Den arktiske damrokke bliver op til 3,5 cm på under 2 måneder – og den er ikke kræsen, men æder mudder, algebelægninger og dyreplankton. Foto: K.S. Christoffersen.

Boks 6.1  Forskellige typer fjeldørreder Den eneste fiskeart, der er til stede i nordøstgrønlandske søer, er fjeldørred. Den findes kun i søer med en vanddybde på mere end 4-5 m, da det tykke islag hele vinteren ellers ikke giver nok plads og især ikke ilt nok for fiskene til at overleve. Det er ikke usædvanligt, at fjeldørreden findes i flere forskellige morfologiske former i samme sø (se foto). Der kan både være en vandrende bestand (forudsat at der er adgang til havet) og en stationær bestand, som igen kan bestå af to former. Den vandrende type kan blive op til 60-70 cm og tilbringer flere sommermåneder i havet, hvor den æder sig stor og velnæret, så den kan gå tilbage til søen, hvor den kom fra, for at gyde. Denne type er primært fiskeædende, men æder også invertebrater. De typer, der ikke vandrer, er kortere og tyndere, hvilket kommer tydeligst til udtryk i dværgformen, som blot er omkring 12-15 cm, når den er kønsmoden. Det er de knappe føderessourcer, der skaber disse forskellige former. På trods af dens ofte sparsomme forekomst har fjeldørreden stor indflydelse på søernes sammensætning og tæthed af dyreplanton samt på forekomsten af damrokker. Det er som hovedregel en enten eller-situation; med fisk til stede findes ingen store dafnier og ingen damrokker, hvorimod dafnier og damrokker sagtens kan sameksistere, på trods af at damrokkerne også æder dafnier.

Forskellige ørredformer fra samme sø i Lille Sødal ved Zackenberg. Foto: E. Jeppesen.

72

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

Monitering af søer i Zackenberg De første prøver af søerne i Zacken­bergområdet blev taget i 1997 og inkluderede 19 lavvandede søer og damme i den vestlige del af Zacken­bergdalen, Morænebakkerne og Vestkæret (Fig. 6.4). Desuden var to mindre søer syd for feltstationen, Lomsø og et af Sydkærene (No. 19), inkluderet i undersøgelsen. Hver sø blev besøgt mindst én gang, og prøveprogrammet omfatter registreringer af fisk, dyreplankton, planteplankton, ciliater, flagellater, fritlevende bakterier og gængse fysisk-kemiske parametre. Samtlige søer blev undersøgt igen i 2003 for at evaluere, om der var sket væsentlige forandringer i vandkemien. Disse spotmålinger kan kun give et øjebliksbillede af den aktuelle tilstand i søer og damme i området. Den langsigtede overvågning af søerne er sikret gennem et moniteringsprogram for to lavvandede søer i Morænebakkerne – en med og en uden ørreder. Udvalgte fysiske (isdække og vandtemperatur), kemiske (pH, ledningsevne, total mængde af kvælstof og fosfor) og biologiske parametre (planteplankton- og dyre­planktonbiomasse og artssammensætning) måles med faste intervaller i løbet af den isfri periode.

Figur 6.4  Zackenbergdalen har en del mindre søer og damme, som har været undersøgt siden 1997 og stadig følges for at kunne vurdere ændringer i forhold til klimaet. Fra Meltofte et al. 2008.

Lindemanssø Stensø Hjertesø Boresø Issø Trap Gniht Trip Thors Hob Hammer Nobs

Træsko Mellemsø Langemandssø Sommerfuglesø

Kathrine Hestehalesø

Vesterport Sø

Gåsesø

Slettensø

Østersøen Gadekæret No. 19 Lomsø

Søerne

73

Generel karakteristik af søerne Søerne og dammene er forholdsvis små og lavvandede med en maksimumdybde på mellem 0,2 og 6,7 m. Alle dammene og flere af søerne er bundfrosne om vinteren. Mens de fleste damme ofte har et tykt mudderlag, består søernes bund mest af stenblokke og ral samt af grove og finere sandpartikler. De dybere søer har ofte et tyndt organisk lag i de dybeste dele. Alle søer har klart vand, der kommer fra smeltet sne og is i afvandingsområdet. Adskillige søer (Sommerfuglesø, Langemandssø, Hjertesø, Boresø og Gåsesø) har store mosearealer, og nogle få søer og damme (f.eks. Hestehalesø og Slettensø) har højere planter såsom hestehale og arktisk ranunkel på lavt vand. De næringsfattige forhold i områdets søer og damme kommer tydeligt til udtryk i de meget lave værdier for ledningsevne samt lav koncentration af fosfor og kvælstof. Til sammenligning er de tilsvarende værdier for danske søer 10-20 gange højere. I nogle af søerne (Vesterport Sø, Lomsø og Gåsesø) er ledningsevnen og totalfosforindholdet en del højere end i resten. Dette kan skyldes flokke af gæs og rødstrubede lommer, der bringer næring fra land og hav til søerne i form af ekskrementer. Alle søer og damme har generelt vel-iltet vand med 80-100 %’s iltmætning helt ned til bunden. Vandets pH-værdi ligger typisk på mellem 6,0 og 7,8 og afspejler, at det kommer fra smeltet sne og afløb fra gletsjere.

A

De to søer, der er blevet moniteret hvert år siden 1997, Sommerfuglesø og Langemandssø, er henholdsvis 1,7 ha og 1,1 ha og med en maksimumdybde på henholdsvis 1,8 m og 6,1 m. I begge søer begynder isen at smelte langs bredderne i midten af juni, men de er for det meste først isfri fra midten eller slutningen af juli og indtil anden halvdel af september. Der eksisterer kun få målinger af isens tykkelse for de moniterede søer, men i foråret 2008 måltes en istykkelse på 1,8 m i Langemandssøen, og i begyndelsen af juni 1997 blev en istykkelse på 1,5-1,7 m målt i flere af de andre søer i området.

Biologisk struktur og interaktioner mellem fødekæder B

Figur 6.5  Både gulalger som Dinobryon (A) og dafnier som Dapnia pulex (B) er hyppige i søer og damme. Foto: K.S. Christoffersen.

74

Planteplanktonet i de undersøgte søer udgøres især af kiselalger, furealger og gulalgeslægter, mens grønalger og cyanobakterier ikke er så almindelige. Kiselalger er repræsenteret ved adskillige arter. En typisk forekommende gulalgeslægt er Dinobryon (Fig. 6.5), mens dinoflagellater er repræsenteret af flere arter, og arten Koliella longista er dominerende blandt grønalger. I begge søer er planteplanktonet domineret af gulalger (ofte 95 % af biovolumen), hvilket i øvrigt er karakteristisk for højarktiske søer. Sommer­fuglesø har tillige flere forskellige mosser på bunden. I alle grønlandske søer er dyreplanktonsamfundet artsfattigt, og arternes sammensætning er klart afhængig af, om der er fisk til stede. Dyreplanktonet i den lavvandede og dermed fisketomme Sommerfuglesø består af dafnier (Fig. 6.5), vandlopper, damrokker og hjuldyr. Vandlopper og hjuldyr dominerer derimod i den fiskeholdige Langemandssø. De kan dominere i kraft af fravær af dafnier, som ørrederne bortæder.

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

Fiskebestandene blev undersøgt i 1997 med biologiske oversigtsgarn (gællenet). Der blev kun fanget fisk i de tre dybeste søer med en maksimumdybde på henholdsvis 4,7, 6,2 og 6,8 m. Fiskesamfundet bestod udelukkende af dværgørreder, dvs. fjeldørreder, som ikke vandrer ud til fjordene om sommeren, og som bliver kønsmodne, når de når en størrelse af kun 12-15 cm. Fangsten pr. net var så lav som 0,5-1,4 fisk pr. dag. Til sammenligning fanger man typisk op til 100-400 fisk pr. net pr. dag i næringsrige danske søer. I de to moniterede søer blev en ny undersøgelse af ørredbestanden foretaget i 2005 ved hjælp af Ella-ruser. Ruserne blev sat i forskellige højder over bunden og fangede tre dværgørreder i Langemandssø og ingen fisk i Sommerfuglesø, hvilket understøtter resultaterne fra 1997.

Figur 6.7  Udvikling i klorofyl og temperatur i to søer ved Zackenbergdalen gennem en årrække. SS=Sommerfuglesø, LS=Langemandssø. 12 10

Klorofyl a (µg/l)

Koncentrationen af planteplankton (målt som klorofyl) varierer fra år til år og mellem de to søer (Fig. 6.7) og er i overensstemmelse med de årlige ændringer i koncentrationen af næringsstof (kvælstof) og vandtemperatur. I 1999 smeltede den sidste is først i slutningen af juli, og den gennemsnitlige vandtemperatur var derfor lav. Den lave vandtemperatur og det lave næringsindhold registreret i 1999 6 førte til lavere forekomst af planteplankton og en dominans af furealger sam5 menlignet med den varmere sæson i f.eks. 2001, hvor gulalger dominerede. Gulalger 4 og furealger udgjorde da tilsammen 93 % 3 af den totale biomasse af planteplankton i Sommerfuglesø, mens dinoflagellater 2 udgjorde 89 % af planteplanktonet i den 1 dybere og koldere Langemandssø. Den gennemsnitlige biomasse bundet i plante0 plankton nåede sit højeste niveau i 2003. 1997 1998 1999 2000

Foto: O. Pedersen.

8 6

LS

4

SS

2

Søerne

2001 2002 2003 2004 2005

LS Temperatur (°C)

I løbet af de 10 års undersøgelser har tidspunktet for, hvornår isdækket i Sommerfuglesø og Langemandssø nåede under 50 % af det totale søareal, varieret med næsten en måned. Det tidligste er midten af juni (2005) og det seneste midten af juli (1999). Tidspunktet er godt korreleret med det gennemsnitlige snedække om foråret (juni) i hele dalen. Isafsmeltningen påvirker direkte temperaturen i søvandet, således at en sen afsmeltning giver lav vandtemperatur om sommeren, mens det omvendte er tilfældet ved en tidlig afsmeltning. Den tætte sammenhæng mellem snedække, isafsmeltning og vandtemperaturer har også indflydelse på mængden af plankton, da en øget vandtemperatur modsvares af et forøget klorofylindhold og et stigende antal dyreplankton.

SS

Ti års resultater

Figur 6.6  I de meget klarvandede søer kan der vokse tætte bestande af mosser på bunden, fordi der er lys nok, og der er næring i sedimentet.

0

75

Forekomsten af dafnier var høj i de år, hvor der blev målt høje vandtemperaturer, pga. de forbedrede vækstforhold der opstår, når både fødebetingelser og vandtemperaturer er gunstige. Der var en signifikant årlig forskel mellem den relative hyppighed af arter. Vandlopper var dominerende i kolde år og dafnier i varmere år. Tilsyneladende reagerer hjuldyr negativt på høje temperaturer, hvilket dog skal tilskrives, at antallet af dafnier og vandlopper stiger og dermed udkonkurrerer hjuldyrene. De samlede resultater fra den 10-årige undersøgelse viser ganske store forskelle mellem de relativt varme og kolde år mht. næringskoncentrationen (især kvælstof) såvel som variationer i planteplankton- og dyreplanktonforekomsten. Varmere år stimulerer generelt produktionen af planteplankton og krebsdyr og ændrer artssammensætningen. Med andre ord: Søer i Zackenbergdalen er tæt forbundne med det omgivende miljø og reagerer direkte på ændringer i klimaet, sådan at år til år-svingninger kan genfindes i mængde og artssammensætning i plante- og dyreplankton. Efter 10 års studier er det derfor muligt at spå om konsekvenser af fortsatte klimaforandringer i Arktis.

Hvis klimaet fortsætter med at ændre sig Klimaændringer kan resultere i væsentlige ændringer i de fysiske, kemiske og biologiske forhold i arktiske søer. Mere maritime forhold med forøget nedbør forventes for den kystnære arktiske region, hvilket også vil få indflydelse på søer og damme. Selvom vekselvirkninger i temperatur, nedbør, skydække og indstråling er komplekse, er det tydeligt, at en større mængde sne og den efterfølgende isafsmeltning vil føre til forlænget isdække og lavere vandtemperaturer, som kan resultere i en kortere vækstsæson og lavere næringsstoftilførsel. Den lavere vandtemperatur er næppe en begrænsende faktor, da de fleste dyr og planter i disse økosystemer er tilpasset et liv ved meget lave temperaturer. Men en kortere vækstsæson betyder mindre tid for planter og vekselvarme dyr til at fuldende deres livscyklus. Desuden vil dyreplanktonets vækst være lavere pga. den lavere forekomst af føde, selv når længden af vækstsæsonen er tilstrækkelig til reproduktion. En forøgelse i nedbør og den store snesmeltning i løbet af sommeren vil også resultere i en højere afstrømning og dermed i øgede tilførsler af organiske og uorganiske stoffer samt mere silt og mudder i de søer, der modtager smeltevand. Højere næringsstofindhold fører muligvis til forøget produktion af planteplankton, og over en længere periode vil nedbrydning af akkumuleret organisk stof føre til en reduktion i iltmængden under isen i vinterperioden og dermed øget dødelighed blandt ørrederne – især i lavvandede søer, hvor vandmængden under isen er beskeden. Indholdet af silt i søer med smeltevand vil resultere i lavere lysgennemtrængning og derfor en lavere primærproduktion.

76

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

I områder, hvor nedbøren forøges i løbet af sommeren, vil den deraf følgende afstrømning og mulige tidligere issmeltning føre til et forøget indhold af organisk materiale, der stimulerer væksten af bakterier og andet mikro-dyreplankton, som muligvis støtter væksten af højere niveauer i fødekæden. Disse bidrag til det organiske stof kunne forøge risikoen for forringelse af iltmængden i vinterperioden, når søerne er dækket af is. Et højere indhold af organisk materiale vil dog resultere i større beskyttelse af fisk og mikro-dyreplankton over for UV-stråler pga. dårligere lysforhold. Især ved korte bølgelængder vil lyset reduceres som følge af absorption. Dette vil i særlig grad have betydning i lavvandede søer, som grundet deres lave dybde er særdeles sårbare over for effekten af UV-stråler. Hvor den isfri sæson bliver forkortet, eller hvor skydækket forøges, vil der derimod være en reduktion i varigheden og størrelsen af UV-strålingen. I arktiske søer udgør måtterne af alger, mosser og bakterier på bunden et vigtigt element i fødekæderne, både i den frie vandmasse og i bundlaget. Da måtterne påvirkes af alle fysisk-kemiske ændringer – via snedække, istykkelse, nedbør og lysindstråling – medfører det, som vist, at klimatiske ændringer kan have store effekter på samspillet mellem bunden og vandet i sø-økosystemerne. Dertil kommer, at ændringer i artssammensætningen ved indvandring og/eller uddøen har stor virkning i de simple fødekæder. Arktiske søer undergår derfor lige nu store forandringer, og endnu større forandringer må forventes i fremtiden.

Søerne

77

Zackenberg den 11. juli 2005

Sådan plejer det da ikke at være Klimaet ændrer sig, og vi heroppe i Zackenberg holder nøje øje med det. “Sådan plejer det da ikke at være” eller “Det er da vist første gang, at vi ser det” er almindelige fraser over messebordet. Vi er også specielt opmærksomme på det ualmindelige, fordi det spås, at klimaet bliver mere variabelt i tiden, som kommer. Zackenbergstationen fylder snart 10 år, og det er imponerende at se al den viden og alle de data blive akkumuleret. Hver dag bringer nye observationer i datafilerne. Ofte ser vi noget nyt. Så undrer vi os og tænker “Det er da vist første gang, vi ser det.” Måske skyldes det klimaændringer, måske ikke. Vi ved det ikke, men det er i hvert fald svært at afgøre uden at have noget at sammenligne med. Vi ved ikke ret meget om, hvor stor den naturlige variation i klima og biologisk respons er. Hvordan skal vi så vide, hvor usædvanligt noget skal være, før det ligger uden for ‘normalområdet’? Derfor er det helt naturligt, at der er mange ’ekstreme observationer’ og ‘rekorder’ i opstarten af et moniteringsprogram som Zackenberg Basic. Vi må håbe, at stationen og arbejdet vil fortsætte så længe, at vi både kan få en forståelse af år til år-variationen og langtidsændringer af den ikke-levende og den levende natur og dermed, at de første 10 års arbejde kun er begyndelsen.

78

Når det gælder dyre- og plantelivet, må vi heller ikke glemme, at arterne har mange tusind års erfaring med klimavariation, og når vi ser sne på toppene og tænker “det var pokkers – sne her midt om sommeren”, så har de fleste planter og dyr i dalen oplevet det, der var værre, og de har overlevet det. Siden Arktis byder på begrænsede ressourcer både for planter og dyr, så lever mange organismer et langt og nøjsomt liv. De venter på de gode år, hvor der er rigeligt af det hele. Hellere satse lidt mindre og overleve end sætte livet på spil for et enkelt kuld unger. Derfor kan man forvente, at de dyr og planter, der lever her fast eller kommer hertil på træk, er tilpasset forholdene, og at der er langt mellem ekstremer, som er livstruende for dem. Vi er i øjeblikket ni personer på stationen. Marc, Ulrik og Philip i logistikken, Marlene er kok og fodrer os med lækker mad hver dag, Charlotte Sigsgaard passer GeoBasis, Marie Arndal arbejder på flere forskellige botaniske projekter, og Jannik Hansen, Line og jeg selv arbejder på BioBasis-programmet. Vi er begyndt på den zackenbergske sommer (juli måned), og dermed er vi også begyndt de ugentlige moskusoksetællinger. Line og jeg selv gik runden i mandags og talte rekordlave 24 moskusokser inden for det 40 km2 store undersøgelsesområde. I logistikken går det rigtig godt. Stationen bliver passet og plejet, så alting kører, som det skal. Bådene er kommet i vandet, og vi er alle netop hjemvendt fra udflugt til Dolomitdal på Clavering Ø.

Toke Thomas Høye

79

7

Mens Arktis i de fleste af årets måneder er nedfrosset og dækket af is og sne, så kun få dyr kan leve der, nærmest bugner tundraen af friske planteskud og insekter i de få sommermåneder. Denne overflod giver millioner af trækfugle mulighed for at yngle i Arktis.

80

Trækfuglene Af Hans Meltofte, Niels M. Schmidt, Toke T. Høye & Mads C. Forchhammer

Arktiske strandhjejler, almindelige ryler og islandske ryler under forårsopfedning i Vadehavet. Foto: J. van de Kam.

81

Få steder på Jorden er der så stor forskel på sommer og vinter som i de polare og nordlige kontinentale egne. Ved Zackenberg i Nordøstgrønland er forskellen på middeltemperaturen i den koldeste og den varmeste måned nær 30 grader, mens forskellen på årets minimum- og maksimumtemperatur er nær 60 grader. I ni af årets måneder er middeltemperaturen under frysepunktet, og kun i juni, juli og august er der overvejende positive temperaturer, så planterne kan gro, og insekter og andre leddyr kan udvikle og formere sig.

Figur 7.1  Om vinteren trækker fjeldryperne i højarktisk Grønland blot nogle hundrede kilometer mod syd, og de begynder at vende tilbage til Nordgrønland allerede ved Solens genkomst i februar.

Blandt pattedyrene er det stort set kun havpattedyrene, der har mulighed for at forlade Nordøstgrønland om vinteren, mens landpattedyrene har været tvunget til at tilpasse sig den lange vinter på forskellig vis. For planter og insekter gælder dette i endnu højere grad, idet de ganske enkelt er tvunget til inaktivitet i de ni af årets måneder. Til gengæld er planternes og insekternes vækst og formering nærmest eksplosiv i den korte sommer, om end produktionen selvfølgelig aldrig når de højder, som man finder på sydligere breddegrader. Én dyregruppe skiller sig markant ud fra disse betingelser, idet individerne er i stand til at flytte sig over tusinder af kilometer på få dage: ­trækfuglene.

Foto: J. Gravgaard.

82

Naturen og klimaændingerne i Nordøstgrønland

Fra Grønland til Antarktis Der er ikke nogen fugle, der forbliver vinteren over i det nordligste Grønland, men en række arter overvintrer i den sydlige del af Nordøstgrønland. Det gælder først og fremmest fjeldrype (Fig. 7.1), sneugle, ravn og hvidsisken, men også de fleste jagtfalke forbliver i Grønland om vinteren, og gråmågerne trækker blot ud i yderkanten af drivisen. Ryperne og hvidsiskenerne lever af knopper og plantefrø, mens sneuglerne og falkene tager ryper og lemminger. Ravnene lever af lidt af hvert – herunder affald på vejrstationernes lossepladser.

Figur 7.2  Uden for yngletiden lever de små kjover som havfugle over åbent hav i det tempererede bælte på den sydlige halvkugle, hvor de er specialister i at stjæle bytte fra andre havfugle. Her er det en ung lille kjove, der jager en ung måge. Foto: R. Tizard.

I den modsatte ende af skalaen finder vi havternen, sabinemågen og de to kjovearter, almindelig kjove og lille kjove (Fig. 7.2), som alle trækker til havområderne på den sydlige halvkugle. For havternens vedkommende tilbringes ‘vinteren’ langs driviskanten ved Antarktis, hvor man kan se flokke af terner sidde på isskosserne sammen med de lokale pingviner. Da er det sommer på den sydlige halvkugle og lyst døgnet rundt, og ved at flyve de årligt mindst 30.000 km opnår ternene at få mere lys end nogen anden organisme i verden. I Grønland yngler havternen i kolonier på rævefri øer samt mere spredt langs kysterne, hvor de foruden småfisk tager mange vingesnegle og krebsdyr. Kjoverne overvintrer lidt nordligere over det åbne ocean. Her lever de bl.a. af at stjæle småfisk og anden føde fra andre havfugle. Forårstrækket foregår også over åbent hav, og herunder opbygger de små kjover så store kropsreserver i form af fedt og protein, at de ankommer til tundraen omkring 1. juni med maksimale næringsdepoter på kroppen. Her skifter de fra at være havfugle til at være landfugle, og det afgørende er nu, om der er rigeligt med lemminger eller ej. Hvis der er mange lemminger, dvs. mere end seks pr. ha i begyndelsen af juni, kan fuglene opretholde kropsvægten og gå i gang med at yngle, mens de fleste kjover helt opgiver at yngle, hvis der er færre lemminger.

Trækfuglene

83

Bestanden af lille kjove i Zackenbergdalen har ligget meget stabilt på omkring 25 par i undersøgelsesårene, mens ynglesuccesen har svinget voldsomt. Faktisk er det kun et enkelt år, at der kom rigtig mange unger på vingerne, nemlig 22 i 2004, hvor der var mange ræve, men samtidig mange lemminger, som er let føde for rævene.

Vadefuglenes ynglesucces styres af insekter, snesmeltning og rovdyr Vadefuglene er den dominerende fuglegruppe på tundraen i Nordøstgrønland, både hvad angår antallet af arter, og hvad angår den totale tæthed af fugle. Det drejer sig primært om almindelig ryle (af en særlig højarktisk race der kun lever i Nordøstgrønland), sandløber, stenvender, stor præstekrave og islandsk ryle, men også mindre bestande af odinshane, thorshane og sortgrå ryle. Sidstnævnte findes dog kun langs yderkysterne, mens hjejle og lille regnspove er indvandret til de sydligste dele af Nordøstgrønland i løbet af det sidste halve århundrede formentlig som følge af mildere klima.

Figur 7.3  Når vadefuglene og de fleste andre trækfugle ankommer til Nordøstgrønland omkring 1. juni, er tundraen stadig overvejende dækket af sne, og snestorme kan vare i flere dage. De første uger, hvor de skal etablere territorier og lægge æg, er derfor den mest kritiske periode i deres ynglecyklus. Foto: E. Thomsen.

84

Efter det lange træk fra overvintringsområderne typisk i Vesteuropa og Vestafrika ankommer vadefuglene omkring 1. juni til en tundra, hvor de snefrie områder ofte kun udgør mindre pletter (Fig. 7.3). Modsat kjoverne er vadefuglene ikke i stand til at medbringe tilstrækkelige kropsreserver til andet end det lange træk og de første dage på tundraen, hvor de kort tid efter ankomsten risikerer at skulle klare sig igennem flere dage med sne og blæst. Derfor er hunnerne helt afhængige af mængden af insekter og edderkopper for at kunne opbygge de ressourcer i kroppen, som skal sætte dem i stand til at lægge et kuld æg, der ofte vejer lige så meget som fuglen selv (se Boks 7.1). Det betyder, at mængden af føde styrer, hvor hurtigt efter ankomsten æggene kan lægges. I år med udbredt snedække overtager sneen imidlertid den afgørende rolle for æglægningstidspunktet, og æglægningen kan være forsinket i op til to uger i snerige år. I sådanne år klækker ungerne tilsvarende senere, og de har dermed mindre tid til at vokse sig store og stærke, inden de i en alder af bare 6-10 uger skal ud på det lange træk til overvintringsområderne. Inden da vil rovdyrene – især polarrævene – have ædt mindst halvdelen af æggene, og ræve og kjover vil i fællesskab have gjort et tilsvarende indhug i antallet af unger. Snedækket er også af stor betydning for de totale bestandsstørrelser, fordi mængden af snefri vegetation styrer mængden af tilgængelige insekter og edderkopper og dermed, hvor mange fugle der kan yngle i et givent område. Længst mod nord i det ørkenagtige Nordgrønland er der meget få vadefugle, da vegetationsdækket kun er på nogle få procent af landet. I det sydligste Nordøstgrønland er der også relativt små tætheder, idet der ofte er så udbredt snedække tidligt på sæsonen, at fuglene ikke kan begynde at yngle tilstrækkelig tidligt, på trods af at der er langt frodigere end længere nordpå. De mest gunstige forhold findes i det centrale Nordøstgrønland, hvor der er tilstrækkelig fro-

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

Boks 7.1

Kapital eller indkomst?

Juvenile svingfjer 48

8

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

8

6

 

Nogle trækfugle som f.eks. gæs medbringer så store kropsreserver til de arktiske ynglepladser i form af fedt og protein, at de kan producere et helt kuld æg på basis af disse reserver. Dem kalder man kapital-ynglefugle. Modsat dette må f.eks. vadefuglene finde alle ressourcerne til æglægningen i form af insekter og edderkopper på tundraen. Dem kalder man indkomst-ynglefugle.

10

4

3

2 0 10

Ungedun hos juvenile 9

8

Ungedun

2

6

Hvidrygget ryle Tyknæbbet dværgryle Almindelig ryle Sortgrå ryle Sandløber Islandsk ryle Stenvender Amerikansk præstekrave Stor præstekrave Strandhjejle

Svingfjer

4 2

Dette var vi med til at afsløre ved hjælp af materiale fra Zackenberg. Vi indsamlede små dun fra 166 nyklækkede vadefugleunger, og disse blev analyseret for stabile isotoper sammen med materiale fra Canada. Isotoperne i dunene afspejler den næring, som moderfuglen har dannet æggene ud fra, og her er der forskel på proteinernes kulstoffer mellem føden på de marine kyster (som moderfuglen lever på uden for yngletiden) og føden på tundraen. Proteinerne i ungernes dun viste sig entydigt at stamme fra tundraen.

0 10

Dun hos dununger 2 10

8

10 3 7 1 1

6 4 2 0

Ægindhold

10 3

8 6 4

1

1

2 0 10

Voksnes skulderfjer 5

8 4

6 4 2 0

Forholdet mellem de to stabile kulstofisotoper 13C/12C i fuglenes fjer fortæller, om fjerene er dannet på basis af marine eller terrestriske ressourcer. De voksnes fjer dannes under opholdet på raste- og overvintringsområdernes kyster, mens de juveniles fjer dannes på basis af insekter og andre leddyr på tundraen. Kulstofisotoperne både i æg og nyklækkede ungers dun viste sig entydigt at svare til de juveniles fjer og afspejlede således tundraens proteiner. De blå tal i figuren angiver antallet af undersøgte fugle.

6

5

8 4 2 0

1

5

Voksnes svingfjer 5 10 6

1

Skulderfjer

1

Svingfjer 4 6 5

1

5 –35 –30 –25 –20 –15 –10 C (‰)

Trykt med venlig tilladelse fra Springer Science and Business Media.

digt, samtidig med at sneen de fleste år smelter i de første uger af juni. Ved Zackenberg har der i undersøgelsesårene relativt stabilt ynglet mellem 260 og 300 par vadefugle eller omkring 14-15 par pr. kvadratkilometer, hvilket er en af de højeste tætheder, som kendes fra højarktisk Grønland. I de mest gunstige, lavarktiske områder i arktisk Alaska og Sibirien findes dog tætheder på flere hundrede par vadefugle pr. kvadratkilometer.

Fede gæs Tre arter af gæs yngler i Nordøstgrønland, nemlig kortnæbbet gås, bramgås og knortegås, hvoraf kun de to første findes ved Zackenberg. Modsat vadefuglene, men i endnu højere grad end kjoverne, er gæsse-

Trækfuglene

85

ne i stand til så at sige at have en stor madpakke med sig på det sidste træk fra rastepladserne i Island i form af fedt under huden og mellem tarmene samt som ekstra protein i mange organer. Det betyder, at gæssene kan påbegynde æglægningen få dage efter ankomsten, hvilket også er nødvendigt, da disse store fugle har længere rugetid, og da ungerne er længere tid om at blive flyvedygtige, end det er tilfældet for de fleste andre arktiske fuglearter. De kortnæbbede gæs ruger på flad tundra eller på skråninger, mens bramgæssene ruger på klippeafsatser i stejle fjeldvægge (Fig. 7.4). Kort tid efter klækningen springer gæslingerne ned fra klippehylderne, hvorefter de følges med forældrefuglene til gunstige fourageringsområder, hvor de græsser i mos- og græsrige kær. De bramgæs, som bringer deres gæslinger til Zackenberg, kommer således fra kolonier, der formentlig ligger op til 17 km væk. Op til 32 bramgåsefamilier har udnyttet Zackenbergdalen som opvækstområde i undersøgelsesårene, idet vi har friholdt en kilometerbred zone langs det mest af kysten som et ‘gåsereservat’, hvor der også kan opholde sig mere end 100 yngre ikke-ynglende bramgæs i fældningstiden. I denne periode kan gæssene ikke flyve i 3-4 uger, og de er derfor meget sky. Men det er ikke alle, der er lige så hensynsfulde. I gennemsnit 0,6 % af gæslingerne forsvinder pr. dag primært som føde for rævene og deres hvalpe. Der er tillige en klar sammenhæng mellem kuldstørrelserne og sneens udbredelse først på sæsonen, således at der i snerige år er færre gæslinger i kuldene.

Figur 7.4  For at opnå beskyttelse mod polarræve og ulve ruger bramgæssene på klippehylder på stejle fjeldvægge. Kort efter klækningen hopper gæslingerne ned fra hylderne og vandrer sammen med forældrene til gode fourageringsområder, som kan være mange kilometer væk.

De første år vi arbejdede i Zackenberg, var der også flere hundrede kortnæbbede gæs, der fældede langs kysten og elven samt ved de større søer i Zackenbergdalen, men kortnæbbede gæs er så sky i fældningstiden, at de ikke i længden kunne tolerere vores aktiviteter i området. Kun en mindre del af de fældende kortnæbbede gæs i Nordøstgrønland tilhører den lokale ynglebestand. Hovedparten er unge ikke-ynglende fugle fra den meget større islandske bestand, som hvert år trækker til Nordøstgrønland for at fælde. Bestandene af både kortnæbbet gås og bramgås er gået voldsomt frem som følge af bedre forvaltning af jagten på overvintringsområderne på De Britiske Øer, og de fældende kortnæbbede gæs har bredt sig tilsvarende langt mod nord i Grønland, så der nu er hundredtallige flokke helt oppe i Peary Land.

Foto: K. de Korte.

86

Naturen og klimaændingerne i Nordøstgrønland

Få svømmefugle En af de mange kvaliteter ved Zackenbergdalen – set fra et fuglesynspunkt – er mangfoldigheden af søer og damme. I løbet af vinteren bliver isen på søerne op mod 2 m tyk, så den smelter først bort i juli. De mere lavvandede damme bliver dog isfri allerede i løbet af juni, og hertil ankommer rødstrubede lommer, havlitter og kongeederfugle i første halvdel af måneden. Fra ringmærkningen ved vi, at lommerne overvintrer omkring Nordsøen – bl.a. ligger der op til 28.000 ud for det danske Vadehav – mens overvintringsområderne for havlitter og kongeederfugle er mere usikre, men formentlig skal findes på fiskebankerne ud for Sydvestgrønland. Inden ankomsten til tundraens damme og søer ligger lommerne og kongeederfuglene i stort antal i de såkaldte polynier – dvs. åbentvandsområder mellem den faste fjordis og den drivende Storis langs yderkysten af Nordøstgrønland. Herfra foretager de daglige togter ind over land for at tjekke, om deres foretrukne damme er blevet tilstrækkeligt isfrie til, at de kan lande. Mens havlitterne og kongeederfuglene lever af krebsdyr i dammene, er der ingen fisk til lommerne. Derfor flyver de regelmæssigt ud til vågerne i elvmundingerne, som netop dannes på dette tidspunkt, for at fiske fjeldørreder. De fleste år, hvor vi har arbejdet ved Zackenberg, har der været omkring 5-6 par rødstrubede lommer (Fig. 7.5), 5-8 par havlitter og 2-4 par kongeederfugle i dalen, men det er langtfra hvert år, at fuglene får noget ud af deres lange træk til Nordøstgrønland. Mere end 80 % af lommernes reder bliver således tømt af rævene, som vi endda har set svømme ud til de græstuer i dammene, hvor lommerne ofte ruger. Havlitterne har kun haft god succes et enkelt år, og kongeederfuglene har kun fået klækket nogle få kuld.

Figur 7.5  De rødstrubede lommer, havlitterne og kongeederfuglene yngler ved lavvandede tundradamme, idet isen her smelter meget tidligere end på søerne. Når et rovdyr eller et menneske nærmer sig, strækker den rugende lom halsen fremad i et forsøg på at være så svær at få øje på som muligt. Alligevel tømmer rævene mere end 80 % af rederne. Foto: J. Hansen.

Efter klækningen opholder andekuldene sig nogle få dage på dammene, men snart vandrer de ud til kysterne, hvor ællingerne kan dykke efter krebsdyr mv. på lavt vand. Lommernes unger bliver på dammene, til de kan flyve. Indtil da flyver forældrefuglene hver dag mange gange ud til elvmundingerne i fjordene og henter føde til dem. I undersøgelsesperioden har lommerne kun produceret 0,5 unger pr. par pr. år – flest i to år med få ræve – men lommer bliver ofte flere årtier gamle, så der skal ikke så meget til at opretholde bestanden. Hvor havlitter og kongederfugle ruger spredt på tundraen, yngler de almindelige ederfugle oftest ligesom havternerne i kolonier på rævefri øer. Sandøen yderst i Young Sund er en sådan yngleø, men på fastlandet ved Daneborg er der opstået en ganske særlig ederfuglekoloni ikke så langt fra artsfællerne på Sandøen. Her har fuglene fundet en rævefri ‘ø’ omkring stationens op mod 100 tøjrede slædehunde. Det betyder, at de ikke behøver at vente med æglægningen, til isen omkring Sandøen er smeltet bort, men kan begynde, så snart sneen på land er brudt op. Det er så fordelagtigt, at bestanden steg eksponentielt til 1.300 par i løbet af de første 20 år, efter at den første rede blev fundet i 1955. Siden har bestanden svinget omkring nogle få tusinde, idet halvstore hundehvalpe hærger i kolonien.

Trækfuglene

87

Vinter på de sydrussiske stepper Snespurven er formentlig Grønlands almindeligste fugl – om end de mange millioner søkonger i Thule og Scoresbysund måske kan gøre den rangen stridig. Snespurven er et godt eksempel på en art, hvis trækveje er et resultat af den vej, fuglene indvandrede ad efter sidste istid: Snespurvene i Vestgrønland trækker til det centrale Nordamerika om vinteren, mens snespurvene i Nordøstgrønland trækker via Nordnorge og Nordrusland til de sydrussiske stepper. Om foråret raster de i hundredtallige flokke i Nordnorge, inden de trækker over Norske- og Grønlandshavet til Nordøst- og Nordgrønland. Her ankommer hannerne allerede i første halvdel af april eller en måned før hunnerne – givetvis for at sikre sig de bedste territorier. Men det kan have en høj pris, idet temperaturen stadig er minus 10-15 grader og snestorme er almindelige. Under sådanne forhold slutter fuglene sig sammen i flokke, men så snart vejret bliver bedre, spredes de på territorierne og genoptager sangen. Stenpikkerne, hvis nordgrænse i Østgrønland er omkring Zackenberg, gennemfører et ikke mindre imponerende træk. Om efteråret flyver denne lille fugl direkte fra Grønland til Sydvesteuropa eller Nordvestafrika, inden den fortsætter til tropisk Afrika. Om foråret passerer stenpikkerne Nordatlanten lidt nordligere – fra Nordvesteuropa til Grønland. Begge dele kan formentlig kun lade sig gøre, hvis det lykkes for dem at udnytte medvinden henholdsvis på bagsiden og på forsiden af et lavtryk.

Fuglenes organer ændrer sig før og efter trækket Vi har længe vidst, at de arktiske vadefugle kunne gennemføre nonstop-flyvninger på omkring 4.000 km f.eks. fra overvintringsområderne i Vestafrika og til Vadehavet, inden de efter et par ugers genopfedning fortsatte endnu 3-4.000 km til Nordsibirien. Men 2007 bød alligevel på en sensation blandt ornitologer, idet satellitmærkede små kobbersnepper fra Alaska viste sig at flyve non-stop fra Alaska til New Zealand – en strækning på 11.700 km, som de tilbagelagde på ni dage! Om foråret flyver de en næsten lige så imponerende rute non-stop til vadefladerne omkring Det Gule Hav og herfra non-stop videre til ynglepladserne i Alaska. Hvordan i alverden kan det lade sig gøre? Det kan det, fordi fuglene forbereder sig godt inden starten på hver flyvning. Ikke alene opbygger de så store mængder fedt og proteiner på kroppen, at deres vægt fordobles inden starten, men hele kroppen omorganiseres fra at være en ‘ædemaskine’ til at være en ‘flyvemaskine’. I den sidste uge inden trækket skrumper fordøjelsessystemet og benmuskulaturen ind, mens brystets flyvemuskler og hjertet vokser. Under flyvningen, som oftest foregår i 2-4 km’s højde, forbrændes fedtet, hvilket foruden energi frigiver vand, så fuglene får dækket deres behov for væske. Så snart de når frem til bestemmelsesstedet, reverseres denne proces: Fordøjelsessystemet vokser igen til normal størrelse osv. Trækfuglene har med andre ord indbygget det system, som mange sportsfolk forsøger at opnå ved brug af anabolske steroider, nemlig opbygning af muskler uden at skulle træne sig til dem.

88

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

Tropefugle på sommerophold i Arktis Tundraen er næppe det ideelle levested for de mange fugle, der hver sommer trækker til Arktis. Hvor f.eks. vadefuglene uden for yngletiden lever af kødfulde muslinger, krebsdyr og orme på vadefladerne i de tempererede og tropiske raste- og overvintringsområder, så må de nøjes med små insekter på tundraen. Men de mere end 25 millioner arktiske vadefugle kan ikke yngle langs kysterne i deres overvintringsområder. Dels ville det være alt for let for ræve og andre rovdyr at æde alle de mange æg, og dels kan dunungerne ikke på samme måde som de voksne udnytte vadefladernes rigdom på bunddyr under de to daglige lavvander. I stedet må de gennemføre de lange træk til den arktiske tundra, hvor tætheden og diversiteten af rovdyr er langt mindre, og hvor dunungerne selv kan vandre rundt og guffe i sig af myriaderne af passende små insekter. Men marginalerne er smalle: For at kunne gennemføre ynglecyklus inden for de få sommermåneder, må de voksne ankomme, så snart sneen begynder at smelte sidst i maj og først i juni. På det tidspunkt er det stadig koldt, og snestorme kan lukke ned for spisekammeret i flere dage. Derfor er de første par uger på tundraen meget kritiske. Jo tidligere fuglene kan lægge æg, 1) jo bedre tid har de til at lægge et nyt kuld æg, hvis det første bliver taget af rovdyr, 2) jo tidligere klækkes ungerne i forhold til maksimumforekomsterne af insekter i juli, 3) jo længere tid har ungerne til at vokse sig stærke, inden de må forlade Arktis med vinterens begyndelse omkring 1. september, og 4) jo tidligere kan de voksne trække sydpå igen til de føderige raste- og overvintringsområder. De voksne vadefugle begynder allerede at forlade Arktis midt i juli efter kun seks ugers ophold og minimerer således deres ophold her. Jo tidligere de kan komme tilbage til vadefladerne, jo tidligere kan de gennemføre deres årlige komplette fjerfældning, som tager mere end tre måneder, og som skal gennemføres, mens der er maksimal tilgang af bunddyr i sommermånederne. Hertil kommer, at fældningen skal overstås, inden vinteren begynder. Tilsvarende forhold gælder i varierende grad for de øvrige trækfugle i Arktis: Deres årlige cyklus er et nøje afstemt system, hvor der balanceres mellem fordele og ulemper i relation til en lang række faktorer både i og uden for Arktis. Det betyder, at klimaændringer, der udvikler sig på forskellig vis i fuglenes overvintrings-, raste- og yngleområder, kan få særlig store konsekvenser netop for trækfuglene. Mens nogle ændringer kan være til fordel for fuglene, kan andre måske bringe hele systemet ud af balance.

Trækfuglene

89

Zackenberg den 12. august 2002

Med efteråret følger følelsen af tid Man fornemmer det tydeligt: Sommeren er ved at gå på hæld her i Zackenberg, og vinden medbringer nye friske dufte af efterår. Men det gør ikke dalen mindre smuk, for Aucellaskråningerne, som for halvanden uge siden lyste grønne, er nu pyntet med røde og brune bånd, og når man sænker blikket fra horisonten, så opdager man, at alle sommerblomsterne efterhånden er blevet erstattet af et mylder af svampe i alle mulige smukke farver. Men det giver en følelse af tiden, og med augusts begyndelse står det klart, at nedtællingen for alvor er begyndt. Det er trist, for det har været fantastisk at opleve sommeren her på Forskningsstation Zackenberg.

90

Jeg har været her som assistent på BioBasis-programmet. Jeg indsamler leddyr og følger planternes udvikling over sæsonen. Leddyrene fanges i nedsænkede fælder, hvor de intetanende falder ned, når de travlt kommer spankulerende mellem tundraens mange tuer. Det er spændende at følge med i indholdet og sammensætningen af dyr i fælderne. For tiden er sommerfugle dominerende. I juni var der rigtig mange edderkopper. Edderkoppernes tidlige fremkomst nyder vadefuglene rigtig godt af, da de inden æglægningen skal have fyldt depoterne op efter deres lange træk sydfra. På skråningerne fortsætter kampen på liv og død. Det har været en hård kamp i år. I juni så vi næsten dagligt en polarræv, som nærmest systematisk tømte fuglerederne på denne side af elven. Men pludselig en dag var det slut, og vi har ikke set den siden. Højst sandsynligt har den ikke kunnet skaffe føde nok til sine hvalpe, som så er gået til. Jeg har siden starten af juni også fanget lemminger, som har fået et lille halsbånd med radiosender på, så jeg kan følge deres færden. De første lemminger fangede jeg, inden sneen smeltede, og jeg har derfor kunnet følge enkelte individers flytning fra deres vinterhabitat i sneen til sommerhabitatet på skråningerne. Jeg har fulgt graviditeter og set ungerne forlade reden efter endt fravænning, og igennem mine over hundrede observationstimer har jeg efterhånden fået et ret nært forhold til ’mine’ lemminger og deres adfærd. Derfor er det trist, når jeg gang på gang må rapportere en lemming som sporløst forsvundet. Ud af de 18 individer, som jeg har mærket, er der nu kun tre tilbage. Kjoverne er simpelthen for hurtige. Det er ikke mod til at kæmpe, lemmingerne mangler. Det har jeg måttet sande, når de skrigende har kastet sig imod mig med deres 50 gram store pondus, hvis jeg tilfældigvis lige har stået i vejen! Nej, det er svært ikke at beundre disse små gnavere, som overlever under sneen om vinteren og under kjovernes skarpe syn om sommeren!

Line Anker Kyhn

91

8

Få fænomener inden for populationsbiologien har fascineret så meget som de dramatiske, ofte meget regelmæssige, bestandssvingninger blandt gnavere rundt omkring i verden. I Zackenbergdalen i Nordøstgrønland svinger bestanden af halsbåndlemminger også dramatisk fra år til år, og svingningerne kan langt hen ad vejen tilskrives klimatiske forhold samt det komplicerede samspil mellem lemmingen og de rovdyr, der lever af den.

92

Rovdyr og byttedyr Af Niels M. Schmidt, Toke T. Høye, Thomas B. Berg, Hans Meltofte & Mads C. Forchhammer

En lækat tilbage fra jagt med en fuldvoksen lemming i munden. Foto: N.M. Schmidt.

93

Højarktisk Grønland er, som andre arktiske områder, kendetegnet ved en meget lav artsrigdom. Især fugle- og pattedyrfaunaen består af meget få arter. Halsbåndlemming og moskusokse er de mest almindelige planteædere, mens snehare og fjeldrype forekommer i mindre antal. Blandt rovdyrene er polarræv, lækat og lille kjove almindelige, mens polarulv og sneugle er sjældne. Umiddelbart virker dette højarktiske dyresamfund derfor meget simpelt. Men i kraft af et indviklet og tæt samspil mellem de enkelte led i fødekæden, fra planter over planteædere til rovdyr, er billedet faktisk mere komplekst. Derfor bliver forståelsen af de klimatiske påvirkninger også mere kompliceret at opnå, da klimaeffekter ikke kun vil være direkte, men også indirekte fra et led i fødekæden til et andet (Boks 8.1).

Boks 8.1

Klimatisk påvirkning af fødekæder

Den klimatiske påvirkning af denne simplificerede fødekæde med arter, som påvirker hinanden, kan være enten direkte på de enkelte led i kæden (fuldfarvede røde pile), eller indirekte (stiplede røde pile), hvor den klimatiske effekt føres fra et led til det næste. Derudover kan klimaet påvirke samspillet mellem de enkelte led (gule pile), men også konkurrencen mellem individer inden for samme art (blå pile). De indirekte klimaeffekter kan enten være af typen bottom-up, hvor den klimatiske påvirkning på de nederste led i fødekæden overføres til de højereliggende led i fødekæden, eller af typen top-down, hvor den klimatiske påvirkning på de højereliggende led i fødekæden overføres til de lavereliggende led i fødekæden. I mange fødekæder finder man ofte en kombination af bottom-up- og top-downoverførte klimaeffekter.

Direkte og indirekte klimaeffekter på en simpel højarktisk fødekæde. Nederst rypelyng, i midten halsbåndlemming og øverst lille kjove. Fotos: N.M. Schmidt.

94

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

Halsbåndlemmingens centrale rolle i Zackenbergdalen I Nordøstgrønland forekommer polarulven stadig kun i meget lavt antal efter genindvandringen i slutningen af 1970’erne, og den synes ikke at påvirke moskusbestanden negativt. Blandt pattedyrene er samspillet mellem rovdyr og byttedyr i Zackenbergdalen derfor nærmest udelukkende centreret omkring Grønlands eneste gnaver, halsbåndlemmingen (Fig. 8.1). Halsbåndlemmingen lever i Zackenbergdalen året rundt, men den arktiske vinter og sommer giver meget forskellige udfordringer for lemmingerne. Vinteren tilbringes under den tykke, beskyttende sne, der ligger som en dyne over det meste af dalen. Her graver lemmingerne lange gange under sneen, og de kan på den måde afsøge store områder for egnede fødeemner. Under sneen bygger lemmingerne desuden små, kugleformede vinterreder af græs og mos (Fig. 8.2), hvori de føder deres unger. Hvert år optælles disse reder, når sneen er smeltet bort, som et mål for lemmingbestandens størrelse i den forgangne vinter. Figur 8.1  To halsbåndlemminger foran et af de huller, som udgør deres sommerbolig. Fotos: Aurora Photo/T.B.G. Berg.

Figur 8.2  Om vinteren bygger halsbåndlemmingen vinterreder af græs og mos under sneen. Foto: Aurora Photo/T.B.G. Berg.

Rovdyr og byttedyr

95

Figur 8.3  Om vinteren har polarræven svært ved at få fat i lemmingerne, som lever beskyttet under sneen. Foto: N.M. Schmidt.

Sneen beskytter først og fremmest lemmingerne mod kulde og de hårde vinterstorme. Derved nedsættes deres varmetab gennem den godt otte måneder lange vinter. Et tykt snedække hindrer også rovdyr, som f.eks. polarræven, i at jage lemminger (Fig. 8.3). Derimod er lækatten (se foto side 93), som også søger beskyttelse under sneen om vinteren, specialist i at jage lemminger i deres gangsystemer. Om sommeren derimod er lemmingerne langt mere ubeskyttede. De lever i gange i jorden og mellem sten i de tidligt snebare områder, men er tvungne til at bevæge sig ud under åben himmel for at søge føde. Samtidig øges antallet af rovdyr om sommeren, hvor den lille kjove (Fig. 8.4) ankommer til Zackenbergdalen efter en vinter tilbragt under sydligere himmelstrøg, og hvor sneen ikke længere forhindrer polarræven i at få fat i lemmingerne. Derfor er sommeren oftest kendetegnet ved en væsentlig reduktion i lemmingbestanden, en reduktion som hovedsageligt skyldes rovdyr. Det er altså især om vinteren, at lemmingbestanden vokser, både fordi færre rovdyr gør indhug i lemmingbestanden, og fordi lemmingerne får flere unger om vinteren. Sommersæsonen kan derfor med rette betragtes som en årligt tilbagevendende flaskehals for lemmingbestanden, mens den ellers så umiddelbart barske og ugæstfrie arktiske vinter må anses for at være lemmingens prime time.

96

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

Halsbåndlemmingen som bytte for rovdyrene For at kunne kvantificere rovdyrenes og klimaets påvirkning af lemmingbestanden kan der opstilles en matematisk model, som til ethvert tidspunkt på året beskriver forholdet mellem antallet af rovdyr (polarræv, lækat, lille kjove og sneugle) og antallet af lemminger, og som kan være med til at belyse den eller de drivende kræfter bag de dramatiske svingninger i antallet af lemminger fra år til år. Den matematiske model bygger på sammenhængen mellem antallet af lemminger og den rate, hvormed rovdyrene æder lemminger og formerer sig (Boks 8.2). Modellen kan anvendes til at vurdere de enkelte rovdyrs og klimaets betydning for lemmingbestandens svingninger.

Figur 8.4  Om sommeren kan den lille kjove gøre et stort indhug i Zackenbergdalens lemming­ bestand. Foto: E. Thomsen.

Fra modelsimulationer ses tydeligt, at Zackenbergdalens fire rovdyrarter ikke æder lige mange lemminger. Desuden ændres de fire rovdyrs betydning, alt efter om lemmingbestanden vokser, aftager, er på sit maksimum eller på sit minimum (Fig. 8.5). Uanset hvilken fase lemmingbestanden befinder sig i, er polarræven det vigtigste rovdyr, men dens betydning er særlig udtalt, når lemmingbestanden er på vej ned eller i bund. Herefter kommer den lille kjove, som især tager for sig af lemmingerne, når lemmingbestanden er på vej op eller allerede er på sit højeste. Det er også i de år, den lille kjove yngler i stort tal.

Rovdyr og byttedyr

97

Boks 8.2  En model for samspillet mellem rovdyr og byttedyr i Zackenbergdalen Den biologiske monitering ved Zackenberg varetages af moniteringsprogrammet BioBasis, som hvert år gennemfører en omfattende indsamling af data til vurdering af bestandstætheder og reproduktion for en lang række arter i og omkring Zackenbergdalen. For at kunne omsætte sådanne data til en beskrivelse og forståelse af f.eks. det komplicerede samspil mellem lemmingen og de mange rovdyr, der lever af lemminger, er det nødvendigt at lave en matematisk model til beskrivelse af fødekæden. I tilfældet lemmingen og dens rovdyr er modellen bygget op omkring de enkelte rovdyrarters funktionelle respons, dvs. den rate hvormed et rovdyr æder byttedyr i relation til tætheden af byttedyr, og rovdyrartens numeriske respons, dvs. bestandsstørrelsen af et givent rovdyr, inklusive en eventuel reproduktion, i relation til byttedyrtætheden. Kombinationen af den enkelte rovdyrarts funktionelle og numeriske respons udtrykker rovdyrartens samlede prædation på lemmingbestanden. Tætheden af lemminger er modelleret som kontinuerlig, ubegrænset vækst, med høj vækstrate om vinteren og lav om sommeren. Modellen beregner således antallet af lemminger til en given dag på året, samt hvor mange af disse de enkelte rovdyr æder pr. dag. Modellen inkluderer desuden klima, her i form af sæsonvariation (sommer og vinter), ikke kun i lemmingens reproduktion, men også i rovdyrsammensætningen. Polarræven har adgang til lemminger godt tre uger ind i vinteren, mens lækatten er det eneste rovdyr i selve vintersæsonen. Alle fire rovdyr er til stede i sommersæsonen, sneuglen dog kun sporadisk.

Lækatten er ansvarlig for en langt mindre andel af de ædte lemminger og er mest betydende, når lemmingbestanden er på vej ned. Denne forsinkede effekt skyldes hovedsageligt, at lækatten, som flere andre mårdyr, har forlænget drægtighed, så ungerne først fødes året efter lemmingernes maksimum. Sneuglen, som kun yngler sporadisk i Zackenbergdalen, æder kun ganske få lemminger, og kun når lemmingbestanden er på sit højeste. Dette hænger sammen med, at sneuglen generelt kun yngler i et område, når lemmingtætheden er høj i et tilstrækkeligt stort område. Øjensynligt gør dette sig kun i sjældne tilfælde gældende for Zackenbergdalen. Alt i alt tager disse fire rovdyr så mange lemminger, at det kun er i vinterperioden, hvor lemmingerne ofte får rigtigt mange unger, at lemmingbestanden er i stand til at vokse hurtigere, end rovdyrene kan følge med.

100

Relativ betydning (%)

80

60

40

20

0 Lav

Stigende

Høj

Faldende

Lemming fase Sneugle

Lille kjove

Polarræv

Lækat

Figur 8.5  Den relative betydning af Zackenbergdalens fire lemming-rovdyr gennem en typisk lemming-cyklus’ fire faser af bestandstætheder. Fra Meltofte et al. 2008.

98

Rovdyr-byttedyr-modellen er i stand til at genskabe den variation i lemmingbestanden, som vi har set ved Zackenberg. Dertil kommer to typer af klimaeffekter på lemmingbestanden, nemlig en direkte og en indirekte effekt af klimaet: En direkte klimaeffekt, som deler året i to markant forskellige dele, og som byder på vidt forskellige levevilkår for lemmingerne. Desuden en indirekte klimaeffekt via rovdyrenes adgang til lemmingerne, som for tre ud af fire rovdyrs vedkommende hindres af sneen. Den klimatiske påvirkning af dette system er således en kompliceret blanding af bottom-up og topdown-medierede klimatiske effekter (Boks 8.1).

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

Høj prædationsrisiko afspejles i halsbåndlemmingens adfærd For en lemming er risikoen for at blive ædt formentligt størst om foråret. Den smeltende sne tvinger lemmingerne til at forlade de relativt trygge omgivelser under sneen. I denne periode ser man dem ofte på sneen, men de søger hurtigt mod tørre snebare flader, som udgør deres sommerhabitat. Ved at følge lemmingernes spor på sneen kan man se, at kun godt halvdelen af lemmingerne kommer sikkert frem til et snebart område, mens omkring en tredjedel ender i spor fra enten polarræv, lille kjove eller gråmåge. De resterende spor går mellem to huller i sneen. De få lemminger, som er heldige at overleve skiftet fra vinter- til sommerhabitat, går en stresset sommer i møde med en meget stor risiko for at ende med at blive ædt af rovdyr. Ved at følge lemminger udstyrede med små radiohalsbånd i Zackenbergdalen ved vi, at i nogle somre bliver helt op imod tre ud af fire lemminger taget af rovdyr. Denne høje prædationsrisiko får lemmingerne til at tilpasse deres adfærd, så eksponeringen over for rovdyr minimeres. Først og fremmest tilbringer de godt halvdelen af deres tid godt beskyttede i deres huller og gange under jorden, og når de endelig bevæger sig ud, deles tiden ligeligt mellem at æde og at holde udkig efter rovdyr. De henter hovedparten af deres føde inden for en meter fra indgangshullet, og for at kunne dække fødebehovet benytter den enkelte lemming derfor flere huller i løbet af sommeren. Bevægelser fra et hul til et andet foregår typisk i lige linje uden nogen form for svinkeærinder. Som en konsekvens af denne levevis taber voksne lemminger sig ofte betydeligt i løbet af sommeren. Det modsatte gør sig gældende om vinteren, hvor lemmingerne har tid og mulighed for at æde sig fede.

Dramatiske bestandssvingninger

En følge af lemmingbestandens store udsving er naturligvis, at der i perioder er særdeles meget føde for rovdyrene. Dermed skabes gode ynglebetingelser for rovdyrene i nogle perioder, mens de må finde alternative fødekilder i andre perioder. Forekomsten af alternative fødekilder vil således bestemme ynglebetingelserne, når lemmingbestanden er lav. Andre steder i Arktis som f.eks. i Nordsibirien, medfører de årlige svingninger i lemmingbestanden tilsvarende voldsomme sving-

Rovdyr og byttedyr

3.5 3.0

Zackenberg

2.5 2.0 Antal lemmingreder pr. hektar

De store svingninger i bestandsstørrelsen, som også halsbåndlemmingen er kendt for, ses tydeligt i Zackenbergdalen (Fig. 8.6). Det samme gør sig gældende på Traill Ø, godt 220 km syd for Zackenberg, hvor lemmingbestanden er blevet overvåget noget længere end i Zackenbergdalen (Fig. 8.6). Modelberegninger fra Traill Ø peger ligesom for Zackenberg på, at årsagen til disse bestandssvingninger med stor sikkerhed skal findes i samspillet mellem lemminger, deres rovdyr og snedækkets udbredelse i tid og rum.

1.5 1.0 0.5 0 3.5 3.0

Traill Ø

2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004

Figur 8.6  Bestandene af halsbåndlemminger i Zackenbergdalen og på Traill Ø, ca. 220 km syd for Zackenberg, svinger voldsomt, men synkront fra år til år. Fra Meltofte et al. 2008.

99

ninger i ynglesuccesen hos en række jordrugende fugle – i særdeleshed vadefugle og andefugle. Årsagen er, at i år med mange lemminger har rovdyrene generelt høj ynglesucces, hvilket medfører, at de mange rovdyr året efter, hvor lemmingbestanden er på vej ned, kaster sig over alternative fødekilder såsom æg og unger fra jordrugende fugle. I Zackenbergdalen ses sådanne følgevirkninger af svingninger i lemmingbestanden ikke. Godt nok varierer nogle af de jordrugende fugles ynglesucces voldsomt fra år til år, men denne variation synes ikke entydigt koblet til svingningerne i lemmingbestanden. Så selv om især polarræven tømmer en stor del af vadefuglenes og kjovernes reder og heller ikke går af vejen for at æde æg og unger af lommer, ænder og gæs, så leder det ikke til regelmæssige svingninger i fuglenes ynglesucces. Derimod ses et komplekst billede, hvor både år med mange og år med få lemminger kan føre til høj ynglesucces for de jordrugende fugle.

Klimaets effekt på adskilte bestande I de første år med overvågning på Zackenberg svingede lemmingbestanden som forventet med en godt fireårig cyklus, som også var tilfældet på Traill Ø (Fig. 8.6). Som nævnt ovenfor synes rovdyr og klima at være styrende for lemmingbestandens svingninger. Men der er også indikationer på, at klimaet spiller en anden og meget vigtigere rolle for lemmingens bestandssvingninger, når disse ses over et større geografisk område. Sammenholdes bestandssvingningerne hos lemminger i Zackenbergdalen med bestandssvingningerne hos lemminger på Traill Ø, er der en meget iøjefaldende overensstemmelse i det mønster, de to bestande svinger med (Fig. 8.6). Bestandssvingningerne er altså mere eller mindre synkrone. Et sådant sammenfald mellem to ellers adskilte bestande kan normalt forårsages af spredning fra den ene bestand til den anden, eller ved at de to bestande er under påvirkning fra de samme rovdyrbestande. Begge muligheder er dog udelukkede i tilfældet Zackenbergdalen og Traill Ø. Spredning mellem bestandene er ikke mulig pga. den store geografiske afstand, fjorde, bjerge og gletsjere. Sneuglen kunne i princippet synkronisere lemmingbestandenes svingninger, men den er som nævnt kun sporadisk forekommende i Zackenbergdalen, mens den forekommer i stort antal på Traill Ø. Tilbage står derfor muligheden for, at svingningerne i de to bestande synkroniseres af et og samme klimasystem, hvorved bestandssvingningerne tvinges ind i et ensartet mønster. De klimatiske forhold kan derfor siges at være betydende for både bestandsudviklingen inden for de enkelte år, men i høj grad også for udviklingen fra år til år og over store afstande.

Er bestandskollapset en konsekvens af ændret klima? Gennem de sidste år er det ellers så regelmæssige mønster i svingningerne i de to lemmingbestande i henholdsvis Zackenbergdalen og Traill Ø brudt sammen og erstattet af uregelmæssige svingninger på et relativt lavt niveau (Fig. 8.6). Et sådant sammenbrud af ellers regelmæssige bestandssvingninger er i de seneste år blevet observeret over store dele af den nordlige halvkugle, både hos smågnavere og hos en række ellers cykliske insektbestande. Når mange forskelligartede or-

100

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

ganismer og mange adskilte bestande oplever et sådant tidsmæssigt sammenfaldende sammenbrud i bestandenes cyklus, kan det tilskrives de ændringer i det globale klima, der er observeret i de sidste årtier. Vi ved, at jo længere vinteren varer, des flere lemming-vinterreder finder vi sommeren efter. Og jo senere sneen lægger sig, des længere tid vil lemmingerne være udsatte for et højt prædationstryk, især fra polarræven. Længden af vinteren, her defineret som den periode, hvor sneen ligger i et minimum 10 cm tykt dække i bunden af Zacken­ bergdalen, har i perioden 1996 til 2005 ændret sig markant. Selvom foråret også er kommet tidligere og tidligere, er det først og fremmest vinteren, der er kommet senere og senere de sidste 10 år. Samlet set har dette ændret længden af vintersæsonen dramatisk: I starten af perioden varede vinteren godt 220 dage, men i løbet af de 10 år er længden på vintersæsonen gradvist skrumpet ind til godt 160 dage. Spørgsmålet er derfor, om den aftagende vinterlængde er ansvarlig ikke bare for den reducerede bestandsstørrelse, men også direkte eller indirekte ansvarlig for nedbruddet i de ellers mere eller mindre cykliske bestandssvingninger. For at belyse dette ændrede vi i vores model gradvist det tidspunkt, hvor vinteren begynder. En tidlig vinter ændrede ikke på mønstret i bestandssvingningerne, og disse var fortsat mere eller mindre cykliske med en periode på godt 4 år. En sen vinter derimod ændrede dette mønster drastisk, og jo senere vinteren begyndte, des mere bevægede lemmingbestanden sig væk fra de regelmæssige svingninger og hen mod kaotiske fluktuationer. Det er derfor nærliggende, at det er den markante afkortning af vinterlængden, der har resulteret i bestands­ kollapset i Nordøstgrønlands lemmingsvingninger. De næste mange års overvågning af lemmingerne og deres rovdyr i Zackenbergdalen vil vise, om modellen er rigtig.

Rovdyr og byttedyr

101

Zackenberg den 27. august 1998

Sommeren går på hæld, og arbejdet afsluttes Så rejste der seks forskere hjem den 24. august, og vi er nu kun 10 tilbage. Vejret har kræset for os i en lang periode, men er i skrivende stund slået om med servering af en lind suppe ’gule ærter.’ Det er råkoldt på grund af fugten og let blæsende. Der kæmpes bravt for at få de sidste data i hus, mens naturen indstiller sig på vinterens komme. Logistikken nærmer sig nedlukningsfasen, og mængden af kasser udendørs skrumper ind. Generatoren brød definitivt sammen for et par dage siden, så nu har vi strømsforsyning fra den mindre generator fra sidste år. Heldigvis er det strømtunge udstyr i laboratorierne ikke i anvendelse mere i år, så i det daglige mærker vi ikke noget synderligt til den mindre mængde strøm, men generatoren får da lov til at arbejde for sagen. Det belgiske forsøg med opvarmningen af tundraen med infrarøde varmelamper har heldigvis sit eget elværk. Hvis ikke, var vi andre henvist til stearinlys og røgsignaler, og så var der gået lang tid, inden dette ugebrev var nået frem. Der er tusmørke i seks timer om natten nu, hvor vi kan se den enlige gadelygte lyse i mørket ude ved Daneborg. Moskusokserne har indtaget Rylekærene og de omkringliggende områder. Tyrene er blevet mere pirrelige nu, hvor køerne er i brunst. En sjælden gang imellem har man på en varm vindstille dag kunnet se en enlig myg lande på skjorteærmet, men vi har ingen blødsødne følelser til overs for dem, så de bliver enten klappet hårdt på ryggen eller får en ublid medfart ud over skjortekanten.

102

Det har været en lang og spændende sæson. Meget anderledes end de tre foregående, der i øvrigt heller ikke rigtig lignede hinanden. Ikke mindst de dramatiske oplevelser under sæsonens to kraftige regnskyl, der på få døgn skyllede, hvad der svarer til næsten 10 års mudder, ud i Young Sund. Så selvom det er fjerde år efter det lokale år nul, så er vi kun lige startet og kan ikke endnu sige noget om, hvordan et typisk år forløber. Gennemsnitsværdierne af alle de målte parametre og variable får nogle markante ryk fra år til år. Noget der med al tydelighed taler for, at det kræver lange tidsserier for at kunne sige noget om eventuelle ændringer i økosystemet. Ekstreme begivenheder er i høj grad dem, der påvirker det lokale økosystem mest, langt mere end selv statistisk påviselige småændringer i middelværdierne. Forhåbentlig vil det lykkes at skabe de nødvendige lange tidsserier her i dette arktiske paradis. I hvert fald skaber de fire års data, som nu er i hus, et godt referencemateriale på de årsvariationer, som man finder her. Det kan være vigtige oplysninger for de forskere, der måske kun har en eller to sæsoner til deres rådighed. Nu tæller vi alle dagene til den kære Twin Otter kommer for sidste gang i år og tager os alle med hjemover. Forhåbentlig bliver det på onsdag den 2. september.

Thomas Bjørneboe Berg

103

9

Det bliver hastigt varmere langs Grønlands østkyst. Måske op til 6-8 grader inden for de næste 50 år, og havisen forsvinder allerede nu med foruroligende hastighed. Fjorten års forskning i Young Sund, et højarktisk fjordsystem mellem Daneborg og Zackenberg i Nordøstgrønland giver et fingerpeg om, hvad der kan ske i de arktiske havområder i fremtiden.

104

Det marine miljø Af Søren Rysgaard, Mikael K. Sejr, Peter Bondo Christensen, Erik W. Born & Ronnie N. Glud

Der er mange forskellige spændende dyr på havbunden i de arktiske områder. Her er det blødkoraller og Medusahoved fra Young Sund. Foto: P.B Christensen.

105

Den gennemsnitlige årstemperatur langs Grønlands østkyst stiger i disse år, og den forventes at stige op til 6-8 grader inden for de næste 50 år. Samtidig forsvinder havisen i Det Arktiske Ocean med foruroligende hast. Et areal, der er dobbelt så stort som Danmark, Norge og Sverige tilsammen, er forsvundet gennem de sidste 30 år, og udviklingen går hurtigere og hurtigere. Havisen bliver tyndere, og den isfri periode om sommeren bliver betydelig længere. Samtidig forventer man, at der kommer op til 60 % mere nedbør inden for de næste 50 år. Det har alt sammen stor betydning for livet i havet langs kysten og i fjordene.

Young Sund – et arktisk fjordsystem Vi har længe manglet biologisk viden om det marine økosystem ud for Nordøstgrønland – primært fordi det rent praktisk er svært og dyrt at arbejde i sådanne områder. En lang målrettet indsats i Young Sundområdet siden 1994 har nu givet os en betydelig bedre viden om systemet og alle dets biologiske interaktioner. Tyrolerfjord udgør den indre, snævre del af fjordsystemet, der via store elve står i forbindelse med Indlandsisen. Young Sund er den ydre bredere del af fjorden, som er i kontakt med Den Østgrønlandske Strøm, der hele året løber sydover (Fig. 9.1). Hele fjordsystemet er 90 km langt og 2-7 km bredt og dækker et område på 390 km2. Vandmængden er ca. 40 km3, og gennemsnitsdybden er 100 m. Den største vanddybde i fjorden er 360 m. Figur 9.1  Young Sund ligger på Grønlands østkyst og er i kontakt med vandmasserne i Grønlandshavet. Pilene viser de overordnede havstrømme i de nordiske have. Blå pile er kolde vandmasser, og røde pile er varme vandmasser.

Det Arktiske Ocean Fram Stræde

Barentshavet

m trø eS rsk No

Grønland

Østgrønlandske Strøm

Svalbard

Grønlandshavet

lan

tis

Øs

Nordatlantiske Strøm

Young Sund

ds

Norskehavet

ke

m

rø

St Norge Island

106

I de tre sommermåneder løber der masser af smeltevand fra sne og gletsjere ud i fjorden, hvor det blandes med de øverste lag af fjordvandet. Det lettere ferske vand flyder ud mod fjordmundingen og erstattes af tungere mere salt vand fra Grønlandshavet, der kiler sig ind under det nu ferskere lag. Således strømmer vand fra Grønlandshavet ind i fjorden, samtidig med at lettere overfladevand flyder ud. Man taler om en estuarin cirkulation, og denne cirkulation præger om sommeren de hydrografiske forhold i fjordsystemet. Young Sund er en typisk tærskelfjord, dvs. en fjord med relativt lave vanddybder nær fjordmundingen. Fjorden har to markante undersøiske tærskler. Den laveste er på kun 45 meter og markerer, hvor tidligere tiders gletsjerfronter havde deres beliggenhed. Tærsklerne ‘isolerer’ en stor del af året de dybeste områder af fjorden fra Den Østgrønlandske Strøm.

Havisen – grænser for vækst Det meste af året ligger den faste fjordis som et låg oven på det marine økosystem, og isen regulerer mange faktorer, der har betydning for livet i fjorden. Den isfrie sommer er kort og begrænset til nogle få måneder. Allerede i slutningen af september fryser vandet til, og gennem vinteren vokser isen sig metertyk. Gennem de sidste 10 år har isen således været mellem 105 og 180 cm tyk i vintermånederne. Oven på isen kan der yderligere ligge et 40-100 cm tykt snelag. Når det bliver varmere i maj-juni, begynder sne og is at smelte, og midt i juli bryder fjordisen op, hvorefter der kun forekommer spredt drivis i fjorden. Algerne i fjorden skal have lys for at producere organisk stof, og havisen er helt afgørende for lysforholdene i fjorden. Et isdække tillader kun en lille del af det indstrålende lys at trænge ned i vandet. En stor del af sollyset reflekteres direkte fra den hvide overflade, og en væsentlig del af det resterende lys absorberes i sneen på havisen. Fra begyndelsen af november til begyndelsen af februar er Solen slet ikke på himlen, men selv når Solen er over horisonten, betyder det kraftige sne- og isdække, at under 1 % af det indstrålende lys når ned i vandet under isen. Når havvandet fryser til is, fryser gasser og salte ud af isen. Disse salte og gasser opløses i den meget saltholdige væske – den såkaldte brine – der siver mod undersiden af havisen og ned i havvandet. Brinen danner et netværk af kanaler i isen, og heri er der et rigt liv af bakterier, alger og protozoer. Når saltene opkoncentreres i brinen, bliver den tungere end det øvrige havvand. I takt med at havisen dannes, synker den tunge og kolde brine ned mod havbunden. I havet ud for Østgrønland er denne proces medvirkende til den termohaline cirkulation, som også kaldes ‘Oceanernes Kolde Hjerte’. Det tunge, kolde vand, der dannes i Østgrønland, løber i de dybereliggende vandlag sydpå og trækker samtidig en overfladestrøm af varmere vand nordpå i form af Den Nordatlantiske Strøm, som er en forlængelse af Golfstrømmen. Dannelsen af det tunge saltholdige vand i de arktiske områder spiller således en vigtig rolle for de globale havstrømme.

Det marine miljø

107

Ilt og kuldioxid fryser også ud af havvandet, når det fryser til is. Når isen smelter om foråret, er den derfor undermættet med de to gasser. Det har stor betydning for de bakterielle processer i den smeltende is. Fordi havvandet er undermættet med kuldioxid om foråret, opstår der en transport af bl.a. kuldioxid fra atmosfæren ned i havet. Hvis gasserne transporteres med det tunge salte vand mod havbunden, virker havisen som en hidtil ukendt fysisk pumpe, der er et dræn for kuldioxidindholdet i atmosfæren. Vi kender endnu ikke størrelsen af denne proces. Men er den vigtig, betyder det, at der kommer forholdsvis mere kuldioxid i atmosfæren, hvis havisen fortsætter med at forsvinde. Det kan derfor føre til endnu højere temperaturer, end de nuværende prognoser forudsiger.

Algerne – grundlaget for liv i havet

Figur 9.2  Isalgerne er de første alger, der viser sig på scenen i det tidlige forår. De sidder på undersiden af havisen og for at måle på deres produktion, må forskerne ned under isen med måleudstyr. Foto: G. Ehlmé.

Mens foråret skrider frem, får lyset mere magt. Mere og mere lys trænger gennem det gradvis tyndere sne- og isdække, og algerne begynder at producere det organiske stof, der er grundlaget for alt liv i havet – fra bakterier til hvaler. Isalgerne er de første, der viser sig på scenen (Fig. 9.2). Når sneen oven på isen smelter, bliver der lys nok på isens underside til, at disse specialister kan kolonisere de nederste dele af havisen. Isalgerne sætter sig fast i havisen og udnytter det sparsomme lys fra oven og det næringsrige havvand lige under isen. I snefattige år kan undersiden af havisen farves helt grøn af isalger. Men når havisen bryder op, er det slut med isalgerne. De fleste dør og synker til bunds, hvor andre får glæde af dem som føde. Til gengæld øges produktionen af planktonalgerne (fytoplankton) i vandsøjlen markant, når sollyset nu uhindret når helt ned til 30-50 meters dybde. Efter den lange vinter uden lys er vandet rigt på næringsstoffer, og primærproduktionen stiger kraftigt inden for få dage. Algerne opbruger dog snart næringsstofferne i de øvre lag, og nogle søger dybere ned i vandet, mens andre synker helt ud af den fotiske zone (den del af vandet, hvor der er lys nok til fotosyntese) og videre ned på havbunden. Efter et stykke tid finder man derfor den maksimale produktion nede i nærheden af 15-30 meters dybde (Fig. 9.3), hvor der stadig er næringsstoffer og lys nok til, at algerne kan vokse døgnet rundt.

Vanddybde (m)

0 5 10 15 20

Figur 9.3  Når isen bryder op i juli måned, eksploderer væksten af planktonalger. Algerne opbruger hurtigt næringsstofferne i de øvre lag, og den maksimale primærproduktion finder derfor sted tæt ved springlaget, hvor algerne udnytter lyset fra oven og næringsstofferne fra bundvandet.

25 30 35 Jul

108

Aug

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

På havbunden lever der også en række planter, der gennem sommeren får lys til fotosyntese. Mens planterne på land typisk bliver 5-10 cm høje, finder man i Young Sund undersøiske skove af sukkertang, der kan blive flere meter lange, og som vokser mere end en meter i længden om året (Fig. 9.4). Mikroalger, der sidder på selve havbunden, og skorpedannende rødalger, der vokser på sten, findes helt ned til henholdsvis 30 og 50 meters dybde. Vækstsæsonen for alle de bundlevende alger er meget kort, da de kun har gunstige lysforhold i 2-3 måneder om året. Alligevel udgør bundlevende algers produktion omkring 35 % af den totale primærproduktion i Young Sund, selvom gennemsnitsdybden i fjorden som nævnt er omkring 100 m. På årsbasis står makroalgerne (især sukkertang, savtang og trådalger) i Young Sund for 21 % af den samlede produktion af plantebiomasse, bundlevende mikroalger for 13 % og skorpedannende rødalger for 1 %, mens planktonalger i de frie vandmasser sammen med isalger tilsammen står for 65 %.

Havets græssere – omsætningen starter Vandlopper lever godt af planktonalgerne i Young Sund. Vandlopper er en vigtig organisme i havet, idet de selv er føde for en række større dyr som fisk, gopler, vingesnegle, fugle og hvaler. De store, flerårige vandloppers liv er tilpasset svingninger i fødeudbuddet. De tilbringer vinteren i en dvaletilstand i flere hundrede meters dybde, men om foråret – inden isen bryder op – svømmer store sværme af vandlopper op i de øvre vandmasser. Her æder de sig fede i planktonalger under forårsopblomstringen. Allerede i sommermånederne forlader de atter overfladelaget og svømmer ned til deres ‘vinterhi’ på dybere vand. De mindre arter af vandlopper lever i de øvre vandlag hele året. De lever af dødt organisk stof (detritus) i den mørke vinterperiode, indtil is­ algerne igen blomstrer på isens underside om foråret.

Figur 9.4  I det kolde vand ved havbunden vokser der alger, der bliver flere meter lange. Til sammenligning bliver planterne på land kun få cm lange. Algerne vokser op til en meter om året, selv om de står i mørke det meste af tiden. Foto: P.B. Christensen.

Encellet dyreplankton og bakterier er også vigtige græssere. De er til stede året rundt, men deres biomasse stiger gennem sommeren, i takt med at de store vandlopper går i vinterdvale. De omsætter resterne af organisk stof fra algerne og en del af det organiske stof, der føres ud i fjorden fra land. Ca. 60 % af det organiske stof, der findes i fjorden, stammer fra havet, mens de resterende ca. 40 % kommer med smeltevandet fra oplandet til fjorden. De store græssere eksporterer en del organisk stof fra de øvre vandmasser ned til havbunden. De store vandloppers ekskrementer er tunge og synker mod havbunden med op til hundrede meter om dagen. I Young Sund ender ca. 36 % af planktonalgernes produktion i vandloppernes ekskrementer. De mindre vandlopper, de encellede dyre­ plankton­organismer og bakterierne omsætter derimod det organiske materiale i selve vandsøjlen. På den måde frigøres næringsstofferne igen og bliver dermed umiddelbart tilgængelige for algerne endnu en gang. Kulstofatomer er de vigtigste byggestene i alle organismer. Det er også kulstofholdige, organiske molekyler som for eksempel fedstoffer og kulhydrater (sukker), der indgår i energikredsløbene. Man kan derfor beskrive det marine økosystem i Young Sund ved at opstille et regnskab for kulstoffets kredsløb (se Boks 9.1).

Det marine miljø

109

Boks 9.1  Kulstofbudgettet

A.P. Olsen Land Zackenbergelven

De mange undersøgelser i Young Sund siden 1994 har gjort det muligt at opstille et detaljeret kulstofbudget for de ydre 76 km2 af fjorden. Det viser de vigtigste veje i fødekæden.

ZERO Payer Land

Wollaston Forland Daneborg

Clavering Ø

Grønlands-

Ved deres fotosyntese producerer planktonalgerne ca. havet 0 24 km 728 ton kulstof i den ydre del af fjorden. Vandlopperne æder ca. 631 ton af dette. Encellet dyreplankton omsætter 95 ton kulstof, og af dem æder vandlopperne igen ca. 34 ton. Under sydligere himmelstrøg – eksempelvis i Disko Bugt og Godthåbsfjorden, hvor produktionsperioden er længere, omsætter det encellede dyreplankton en betydeligt større andel af planktonalgerne. Vandlopperne æder også en ukendt del af det organiske stof, der transporteres ind i fjorden fra Grønlandshavet. De producerer ca. 266 ton kulstof, der via deres ekskrementer synker ned mod havbunden. Data fra sedimentfælder viser, at der i Young Sund/Tyrolerfjord synker ca. 1.548 ton kulstof ned på havbunden pr. år. Af dette stammer 40 % fra land, mens 60 % stammer fra det marine miljø. Bundlevende alger optager ca. 391 ton kulstof via deres primærproduktion, og det samlede input til havbunden er derfor på 1.939 ton kulstof. I havbunden omsættes 312 ton kulstof af bunddyr og 1.248 ton kulstof af mikroorganismer, mens 564 ton kulstof begraves i havbunden. Årligt kulstofbudget for den ydre del af Young Sund. Enhederne er ton kulstof pr. år. 631

Vandloppe 665 græsning

34

Planktonalge produktion 728

95

Encellede græssere

266

Grønlandshav, opløst 1.446 Land, opløst 990 partikelbundet 619

Sedimentation 1.548 Hvalrosser 8

Bundlevende algers produktion

391

Tilførsel 1.939

Bunddyrs omsætning 312

62

Mikroorganismers omsætning 1.248

Begravelse 564

110

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

Havbunden – omsætningen slutter Når det organiske stof lander på havbunden, er en lang række dyr og mikroorganismer klar til at kaste sig over godterne. Der er rigtig mange forskellige bunddyr i Young Sund. Børsteorme dominerer, og man kan finde op til 2.700 børsteorme pr. kvadratmeter. Men også muslinger, slangestjerner, søpindsvin, søagurker og søliljer er til stede i stort antal (se foto side 105). Søpindsvin spiser direkte af de undersøiske tangskove, men de fleste andre bunddyr som eksempelvis muslinger filtrerer vandet for de organiske partikler, der synker ned fra de øvre vandlag. De større dyr findeler materialet og omdanner det til fækalier. Det gør stoffet mere tilgængeligt for bakterier, der er sidste led i nedbryderkæden. Ved omsætningen af det organiske materiale frigøres næringsstoffer, der igen kan optages af havets planter. I de øverste millimeter af havbunden omsættes det organiske stof af bakterier, der ‘ånder’ med ilt. Længere nede i havbunden, hvor alt ilten er brugt op, omsættes det resterende organiske stof af bakterier, der ‘ånder’ med mangan, jern eller sulfat, hvorved der dannes giftigt sulfid, som man også kalder svovlbrinte. I danske farvande kan sulfid frigives til vandet og slå fisk og bunddyr ihjel, men i Young Sund sker det ikke, da der er gode iltforhold i de øverste sedimentlag. Det materiale, der ikke bliver omsat af bunddyr og mikrober, begraves permanent i havbunden. På årsbasis omsætter bunddyrene ca. 15 % af det organiske stof, der produceres i og tilføres til Young Sund, mikroorganismerne står for 59 % af omsætningen, mens 26 % deponeres permanent i havbunden.

Fødekæden – fra alge til hvalros Selv om vandet er meget koldt gennem hele sommeren, er algernes produktion høj i Young Sund gennem den korte og hektiske sommer. Det giver føde til en mængde smådyr, der igen er føde for større dyr – fisk, fugle og havpattedyr. Der er store mængder polartorsk og ulke i fjorden, og om sommeren vandrer fjeldørrederne ud fra søerne for at æde sig fede i havet. Kolonier af ederfugle, havterner og sabinemåger findes i mundingen af Young Sund, hvor Sandøen og Daneborg huser de største kolonier af disse arter i Nordøstgrønland. I området finder man desuden ringsæl og remmesæl, der lever i området hele året rundt. Grønlandssæl, klapmyds og hvalros kommer på gæstebesøg om sommeren – et sikkert tegn på at der findes meget mad i Young Sund. En gang imellem besøger flokke af narhvaler fjorden. Mere sjældent er grønlandshval og spækhuggere blevet observeret. Hvert år er isbjørnen også på besøg. Ofte blot på en kort visit for lige at minde forskerne om, at man ikke skal blive helt opslugt af undersøgelserne.

Det marine miljø

111

Et af de mere spektakulære dyr i området er hvalrossen (Fig. 9.5). Hvert år – fra begyndelsen af juli til isen lægger sig igen i oktober – bruger de mægtige dyr den lille ø, Sandøen, i mundingen af fjorden som rasteplads. Nogle somre finder man op mod 60 hvalrosser på Sandøen, men der er en ‘kommen og gåen’ på øen, og genetiske studier har vist, at gruppen er større end det. Tidligere var hvalrosserne mere talrige i Young Sund-området, men de blev skudt væk under fangstmandsperioden, som varede fra sidst i 1800-tallet til midt i 1900-tallet. Få år efter begyndte de at vise sig igen, og deres antal er nu tiltagende. Hvalrosserne bruger Young Sund som spisekammer, hvor de især tager for sig af de mange muslinger i havbunden. I den isfrie sommer skal de fylde deres spækdepoter op. Op til 70 % af deres tid går derfor med at æde. Resten af tiden ligger de på Sandøen eller på en isflage, hvor de hviler sig i solen og fordøjer maden. Undersøgelserne i Young Sund har vist, at en ‘gennemsnitshvalros’ på ca. et ton æder omkring 60 kg muslingekød i døgnet gennem sommerperioden. Men de skal også være effektive, når de har muligheden, for de kan ikke komme til muslingerne, når først havisen lukker af for spisekammeret om efteråret. De hvalrosser, der i dag tilbringer sommeren i Young Sund, æder hvert år ca. 2,5 % af biomassen af muslinger, hvilket svarer til cirka en fjerdedel af den biomasse, som muslingerne årligt producerer. Figur 9.5  Hvalrossen er et af de større rovdyr i Young Sund. Den spiser op mod 60 kg muslingekød om dagen. Foto: M. Elander.

Fremtiden – udsigt til store ændringer Varmere klima, mere ferskvand fra øget nedbør og større afsmeltning af Indlandsisen, mindre og tyndere havis samt en fordobling af den isfri periode. Det er fremtiden for de arktiske områder. Og denne udvikling får en markant effekt på de marine økosystemer. Der er en slående sammenhæng mellem længden af den isfri periode og den samlede primærproduktion i vandmasserne i det arktiske område – jo længere isfri periode, jo større produktion. I Young Sund vil en længere isfri periode betyde ca. 50 % mere lys til havets planter. Samtidig viser modeller, at en øget tilførsel af ferskvand vil trække mere næringsrigt vand ind fra Grønlandshavet via den estuarine cirkulation. Begge dele forbedrer levevilkårene for algerne i området, og man må forvente en betydelig højere primærproduktion – måske op til en tredobling – gennem de næste 50 år. I andre områder, hvor afstanden fra Indlandsisen til kysten er stor, kan en kraftig afsmeltning dog forøge transporten af mudder, som efterfølgende dæmper lyset til primærproducenterne og derfor har en hæmmende effekt på den biologiske produktion. Et godt eksempel på dette er ved Søndre Strømfjord i Vestgrønland. En øget primærproduktion fører sandsynligvis til en ændring i fødekædens struktur. I dag æder vandlopperne omkring 90 % af planktonalgernes produktion i den korte, isfri periode. Stiger produktionen af planktonalger til et niveau, som vi kender det i subarktiske områder, vil en større del af omsætningen formentlig foregå via encellet dyreplankton, som det er tilfældet i Disko Bugt og Godthåbsfjorden under nutidens forhold (Fig. 9.6).

112

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

Selvom en større andel af primærproduktionen i fremtiden bliver recirkuleret i den fotiske zone, vil den forøgede produktion dog øge sedimentationen af organisk stof til havbunden. Det betyder mere mad til bunddyr og til mikroorganismer i havbunden. En øget omsætning i havbunden vil dog også reducere mængden af ilt i bundvandet og i havbunden. Vi har endnu ikke et sikkert bud på, hvor meget sedimentationen forøges i fremtiden. Fordobles tilførslen af organisk materiale, reduceres tykkelsen af den iltede zone i havbunden med 45 % sammenlignet med forholdene i dag. Det betyder dårligere iltforhold i havbunden, mindre oxideret jern og dermed forøget koncentration af den giftige sulfid i havbunden. Det kan påvirke udbredelsen og sammensætningen af bunddyr i de dybereliggende områder af fjorden, hvor vandudskiftningen er ringe. En af de store udfordringer for fremtidens forskning er at forstå, hvordan de lokale havområder omkring Grønland vil udvikle sig. Grønland strækker sig over 24 breddegrader og dækker et enormt område. Der er store klimatiske gradienter fra syd til nord, men også regionalt kan der være store forskelle i vind-, temperatur- og nedbørsforhold fra yderkysten til de inderste dele af fjordene. Endelig spiller havstrømmene (Fig. 9.1) en vigtig rolle for fordelingen af varme rundt om Grønland. Den mest markante forskel er, at Østgrønland er kold på grund af Den Østgrønlandske Strøm, mens Vestgrønland er relativt varm på grund af Irmingerstrømmen. En endnu ukendt faktor i reguleringen af økosystemerne er Indlandsisens afsmeltning. De nyeste data viser, at Indlandsisen netto smelter med omkring 250 km3 is årligt. En forøget smeltevandstilførsel til fjordene påvirker strømforholdene og dermed også livet i havet. Måleprogrammerne i Young Sund kan bidrage til en forståelse af disse forhold, og der foregår i disse år en omfattende tværvidenskabelig forskningsindsats, hvor dansk-grønlandske forskningsprogrammer arbejder med netop disse problemstillinger.

A

B

Figur 9.6  I dag er den isfri periode i Young Sund relativt kort, og der er en tæt kobling mellem produktionen af planktonalger (grøn kurve) og vandloppernes græsning (orange kurve). Encellet dyreplankton (blå kurve) spiller ikke en væsentlig rolle under nutidige forhold i fjorden (Fig. A). Øges produktionen af planktonalger i fremtiden pga. en længere isfri periode, får encellet dyreplankton en større rolle i fødekæden (Fig. B).

Det marine miljø

113

Zackenberg den 2. september 2006

Arbejde, Arbejde Det er onsdag morgen. Jeg vågner op i hus 3, som normalt i løbet af sæsonen er laboratorium. Nu er det omkring sæsonafslutning, vi har to husbyggerier, som skal færdiggøres i løbet af de næste fire dage, og hus 3 fungerer derfor som lager for alt det feltudstyr, som ikke skal måle vinteren over, og så altså som mit soveværelse. Der er lige præcis plads til en seng, en mobiltelefon, som anvendes som vækkeur, og en flaske whisky, som anvendes til dagens eneste frikvarter, som altid falder efter kl. 23. Jeg skræver over et solpanel, en gasflaske med kuldioxid til kalibrering af den mikro-meteorologiske station og tre kontorstole og stikker hovedet ud igennem døråbningen. Det er blevet vinter. Der ligger 10 cm sne på stationen og på fjeldene hele vejen rundt. Skyerne ligger lavt, og det hele er i sort/hvid, sindsygt flot og meget ubelejligt, når man har et byggeri i gang med minimum 10 timers udendørs arbejde pr. dag. Får øje på Martin, som er tømrer, og som ikke sådan lader sig stoppe af en smule sne. Han er i gang med at lægge tagpap på det nye generatorhus. På en ghettoblaster kører et rap-nummer, hvor ordene ‘Arbejde, Arbejde’ fortsætter i 20 minutter. Martin er startet på arbejde klokken 6.00, så da jeg kommer forbi, har han allerede hørt nummeret fem gange.

114

Tirsdag er kokken Irenes sidste fridag. Hun skal på vandretur, så Henrik Philipsen hjælper hende over elven i waders, og så tager hun af sted ind i Store Sødal. Hun kommer tilbage cirka kl. 19.00, og Henrik Philipsen går ned for at hente hende. De kommunikerer fra hver sin side af elven på VHFradioen og konstaterer, at vandstanden i elven er for høj, og at hun skal prøve længere mod syd. Og det bliver de ved med i en time, førend de opgiver, og Irene får besked på at gå til fangststationen og prøve lidt senere. Da jeg kommer ned til elven, kan jeg se, at vandstanden er mere end 20 cm højere end dagen før, at den er stigende, og at dette ikke bare er den døgnlige variation, men at vi har en meget sen og stor flom. I løbet af de næste timer stiger vandstanden voldsomt med mere end én meter til ca. 10 cm under sensoren på vores vandstandsmåler. Det ser på dette tidspunkt temmelig sort ud. Vi er i fuld gang med nedlukning af stationen, og vi har bare ikke tid til at skulle mangle en kok og at skulle servicere videnskabeligt udstyr, som er blevet ødelagt af flommen. Heldigvis standser vandstandsstigningen kl. 23.30, lige under strømforsyningen til vores vandstandsmåler. Henrik Philipsen og Henrik Spanggård Munch pumper en gummibåd op og ifører sig orange overlevelsesdragter, kører til kysten, sejler over til fangststationen og henter Irene. Kl. 0.30 er der igen ro på, og vi kan fortsætte, hvor vi slap. Vandstandsmåleren inkl. dataloggere har heldigvis ikke taget skade, og vi har heldigvis også haft tid til at indsamle vandprøver under flommen. Så når vi kommer hjem, vil det være muligt for forskerne at fastslå årsagen til flommen, som formentlig har været betinget af en tømning af en gletsjersø på eller under en af de vestlige iskapper i undersøgelsesområdet.

Morten Rasch

115

10

Klimaet i højarktisk Grønland er under forandring. Avancerede klimamodeller forudsiger, at klimaet i Nordøstgrønland inden for dette århundrede vil udvikle sig i retning af klimaet i vore dages lavarktiske Sydøstgrønland med mildere vintre, mindre havis, langt mere nedbør og hyppige tøvejrsperioder i løbet af vinteren. Det vil få vidtrækkende konsekvenser for de højarktiske økosystemer.

116

Fremtidens højarktiske økosystemer Af Hans Meltofte, Mads C. Forchhammer, Torben R. Christensen, Søren Rysgaard & Morten Rasch

Moskusoksen er en af de arter, der går en usikker fremtid i møde med et mere maritimt præget klima i Nordøstgrønland. Foto: M. Elander.

117

I de foregående kapitler har vi beskrevet arbejdet ved Forskningsstation Zackenberg og behandlet nogle af de væsentligste økologiske forhold i relation til år til år-variationen i klimaet. I dette afsluttende kapitel vover vi et øje og giver et bud på, hvordan naturen i Nordøstgrønland vil udvikle sig, hvis klimatologernes modeller holder stik (se kapitel 3). I dag er et relativt kontinentalt, højarktisk klima rammen for planteog dyrelivet i Nordøstgrønland. Lange, meget kolde vintre med forholdsvis lidt sne, samt korte, kølige og solrige somre karakteriserer klimaet i Nordøstgrønland. Der er næsten ubrudt frost fra vinteren begynder i september, og til tøvejret begynder i maj, og perioder med tøvejr forekommer kun i få timer ad gangen nogle få gange i løbet af vinteren. Tilsvarende er somrene normalt nedbørsfattige, så egentlig regn forekommer sjældent, og temperaturerne ligger oftest mellem 0 og 10 °C.

Figur 10.1  Det ofte flere hundrede kilometer brede bælte af Storis, som driver ned langs Grønlands østkyst, er med til at skabe det kontinentale klima, som i dag findes i Nordøstgrønland. Når isen reduceres i fremtiden, vil det ændre klimaet i retning af vore dages lavarktiske klima i Sydøstgrønland med mildere vintre samt mere sne og regn.

Dette vil med stor sandsynlighed ændre sig markant i fremtiden, idet der forventes et langt mere maritimt præget klima med generelt højere temperaturer, mere nedbør og mindre forskel imellem sommer- og vintertemperaturer, når det brede bælte af drivende Storis ud for Østgrønland aftager i tæthed og udstrækning (Fig. 10.1). Det vil give mildere og mere nedbørsrige vintre med hyppige tøvejrsperioder, samt mere skydække og nedbør om sommeren. Det varmere klima vil endvidere medføre en reduktion af havisen og en større afsmeltning af Indlandsisen og som følge heraf en større tilførsel af ferskvand til fjordene og de kystnære egne – alt sammen forhold, som de nuværende organismer ikke er tilpassede.

Foto: E. Krabbe.

118

Naturen og klimaændingerne i Nordøstgrønland

Problemer for de højarktiske arter på land Flere af de karakteristiske arter i det højarktiske økosystem vil få problemer i et mere maritimt præget klima. Et eksempel herpå er moskusoksen, som er afhængig af stabil frost hele vinteren i Nordøstgrønland, og sydgrænsen for artens naturlige udbredelse i Grønland er netop sammenfaldende med sydgrænsen for det højarktiske klima. Det samme gælder halsbåndlemmingen, som skal have et stabilt snedække at leve under om vinteren. Hvis en del af sneen smelter midt om vinteren og herefter fryser igen, vil der dannes islag i sneen og på vegetationen, så disse dyr får vanskeligere ved at skaffe sig føde. Vi ved, at moskusokserne flere gange har været tæt på at uddø i store dele af Nordøstgrønland på grund af blot få ekstreme perioder med tø og regn midt om vinteren. Man mener også, at sådanne forhold var hovedårsagen til, at rensdyret uddøde i hele Nordøstgrønland omkring forrige århundredeskifte (Fig. 10.2). I hvilken udstrækning vegetationen vil ændre sig, er svært at sige, da klimamodellerne ikke tyder på varmere somre. Dog vil somrene blive længere og som nævnt vådere, så planterne formentlig vil kunne vokse ud på de nøgne grusflader, som i dag er meget almindelige i Højarktis. Men, hvis det bliver varmere, vil vegetationen, der i dag kun er ankelhøj, kunne udvikle sig i retning af den ofte knæhøje vegetation, som vi kender fra lavarktisk Grønland (Fig. 10.3). Dette forudsætter dog, at tundraen ikke tørrer ud i løbet af sommeren som følge af tidligere snesmeltning (se nedenfor). En række varme somre med tidlig snesmeltning de senere år har netop ført til udtørring og reduceret vækst på Zackenbergs fjeldheder.

Figur 10.2  Frem til omkring år 1900 var der store bestande af rensdyr i højarktisk Grønland, men en serie milde vintre med overisninger af landskabet var formentlig årsagen til, at de uddøde. Det samme kan nu frygtes for moskusokserne. Foto: T.B.G. Berg/Aurora Photo.

Figur 10.3  Hvor vegetationen i Højarktis kun er ankelhøj, er vegetationen i lavarktisk Grønland ofte knæhøj. Såfremt sommertemperaturerne i Nordøstgrønland stiger i fremtiden, kan vegetationen her udvikle sig i retning af lavarktiske forhold. Foto: M.C. Forchhammer.

Et varmere klima vil også medføre en indvandring af sydligere arter, der vil kunne fortrænge mange af de nuværende højarktiske arter, som dog formentlig vil kunne klare sig længere oppe ad fjeldskråningerne, hvor der er køligere. Det samme gælder insekter og andre leddyr.

Fremtidens højarktiske økosystemer

119

Tidligere vækst og formering Mens der i Højarktis i dag er i gennemsnit ca. 80 dage, hvor døgnets middeltemperatur er over 0 °C, så vil der i fremtiden formentlig være omkring 110 dage med positive temperaturer. Men da der samtidig kan forventes mere sne (Fig. 10.4), så er det svært at sige, hvordan tidspunktet for snesmeltningen på tundraen og isopbruddet på søerne vil ændre sig. Og da tidspunktet for is- og snesmeltningen er blandt de vigtigste faktorer for hele økosystemets funktion, så er det et særdeles vigtigt spørgsmål. Klimamodellerne antyder, at de to faktorer – den øgede snemængde og den tidligere tø – kan opveje hinanden over store områder, så tidspunktet, hvor sneen forsvinder, ikke ændrer sig.

120

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

Men der er her tale om modelberegninger med meget stor usikkerhed, og variationen både fra år til år og i landskabet kan forventes at blive væsentligt større end i dag. I områder og år med tidligere snesmeltning vil planterne således kunne påbegynde væksten og blomstringen væsentligt tidligere, mens de i områder og år med sen snesmeltning formentlig ofte slet ikke vil nå at sætte frø. Tilsvarende vil insekter og andre leddyr på tundraen og i søerne i nogle år kunne starte sæsonen væsentligt tidligere, ligesom fuglene vil kunne lægge æg tidligere og således få bedre opvækstvilkår for ungerne. Omvendt vil de i sene år formentlig kunne få problemer med overhovedet at gennemføre ynglecyklus.

Fremtidens højarktiske økosystemer

Figur 10.4  Modsat hvad man skulle tro, falder der langt mere sne i lavarktisk Grønland end i den højarktiske del, hvor klimaet ofte er ørkenagtigt med store snefrie områder. I fremtiden kan der forventes langt mere sne i højarktisk Grønland og dermed stærkt forandrede levevilkår for planter og dyr. Foto: C. Egevang/ARC-PIC.COM.

121

Figur 10.5  Som følge af det ustabile vinterklima i lavarktisk Grønland findes der i dag kun lemminger i den højarktiske del af landet. Såfremt klimaet her bliver mere lavarktisk, kan det gå ud over lemmingerne og dermed de dyr, der lever af dem såsom sneuglen. Foto: E. Thomsen.

Figur 10.6  Snedækket og tidspunktet for snesmeltningen er ikke alene af afgørende betydning for planter og dyr. Det er også en væsentlig faktor i de feedback-mekanismer, som er årsagen til, at klimaet i Arktis opvarmes dobbelt så hurtigt i disse år som i resten af verden, samt at forholdene i Arktis har stor betydning for klimaændringerne på resten af Jorden. Foto: E. Thomsen.

I sin yderste konsekvens kan en række fuglearter helt forsvinde, idet forholdene kan blive ligesom på den maritimt prægede øgruppe Svalbard, hvor der kun er meget få fugle på tundraen. Det gælder f.eks. for den talmæssigt dominerende gruppe af vadefugle såsom islandsk ryle, sandløber og stenvender. Men også lækat, lille kjove og sneugle, som er afhængige af lemminger, vil få problemer, hvis der bliver færre lemminger, eller hvis de helt forsvinder fra denne del af Grønland (Fig. 10.5).

Kulstofbalancen – et svært spørgsmål Et andet åbent spørgsmål er, hvad der vil ske med de store mængder kulstof, der er ophobet i tørvelagene i Arktis. Med et mildere klima vil den bakterielle nedbrydning øges, så der frigives kuldioxid og metan, hvorved tundraen kan bidrage til at øge drivhuseffekten og dermed forstærke klimaændringerne. Men et mildere klima kan som nævnt også øge vegetationens vækst, hvorved der vil blive optaget mere kuldioxid i planterne. I dag optager tundraen oftest mere kulstof, end den frigiver. I fremtidens varmere klima kan dette forhold ændre sig, så tundraen bliver en kilde til drivhusgasser til atmosfæren. Dette vil sandsynligvis ske gennem et øget udslip af metan, som er en meget stærkere drivhusgas end kuldioxid. Det mulige øgede metanudslip er af stor betydning, idet man har beregnet, at omkring 20 % af verdens biologisk bundne kulstof er ophobet i tørvelagene i Arktis, som altså er en latent ‘drivhusgasbombe’.

122

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

Ændringer i havisudbredelsen spiller også en vigtig rolle for udvekslingen af kuldioxid mellem atmosfæren og havet, dels fordi havisen forhindrer gasudveksling imellem havvandet og atmosfæren, dels fordi den blokerer for sollyset og dermed for det forbrug af kuldioxid, som stammer fra algernes vækst, og endelig fordi fysiske og kemiske processer i selve havisen er medvirkende til at sende store mængder kuldioxid ned i dybhavet – en proces, som kan være meget betydningsfuld, men som vi p.t. slet ikke kender omfanget af. Havisen reduceres markant i disse år, og ingen ved endnu med sikkerhed, hvilken effekt det vil få på kulstofbalancen og Jordens opvarmning. I relation til den globale opvarmning er der yderligere en faktor, som gør sig gældende, nemlig det forhold, at en frodigere vegetation reflekterer mindre af Solens lys end en mindre frodig vegetation. Det samme gælder i endnu højere grad ved sammenligning af en snedækket overflade (reflekterer 80-90 % af sollyset) og en vegetationsdækket overflade (reflekterer kun 20-30 % af Solens lys). Sammen med et reduceret sneog isdække betyder dette altså, at en mindre del af Solens stråler reflekteres tilbage til verdensrummet, hvorved tundraen yderligere kommer til at bidrage til Jordens opvarmning (Fig. 10.6).

Havisen forsvinder Livet på land i højarktisk Grønland vil blive meget anderledes i fremtiden. Det samme gælder i det marine miljø. Her er langt den væsentligste faktor, at havisen forsvinder. Modelberegningerne giver forskellige forudsigelser, men fælles for dem er, at vi nok allerede i dette århundrede vil opleve, at Det Arktiske Ocean vil være isfrit om sommeren, mens størstedelen stadig vil fryse til om vinteren. Tilsvarende vil den isfrie periode i fjordene blive længere, og isen vil blive tyndere. Denne ændring er allerede i gang både i Det Arktiske Ocean, hvor området med havis om sommeren hastigt reduceres, men også langs østkysten af Grønland, hvor den ellers normale strøm af Storis fra Det Arktiske Ocean og ned langs kysten i de fleste af somrene i dette årti har været stærkt reduceret. I fjordene vil et tidligere opbrud af havisen forbedre lysforholdene og derfor levevilkårene for algerne, og man vil derfor forvente en betydeligt højere primærproduktion i fremtiden. Dette vil være til gavn for nogle arter af fisk, krebsdyr, havpattedyr og havfugle. Men da en øget primær­produktion og ændringer af strømforhold også kan medføre en ændring i artssammensætningen hos de lavere led i fødekæden (noget der allerede observeres i området), så vil disse ændringer forplantes op gennem fødekæderne og være til skade for andre arter. En længere isfri periode i fjordene vil også forøge produktionen af organisk stof på havbunden til gavn for f.eks. hvalrossen. Langt mere radikale ændringer kan forventes, hvis isen i Det Arktiske Ocean forsvinder om sommeren. Det vil give problemer for hele den flora og fauna, som er tilpasset livet på og under havisen, f.eks. isbjørne, hvaler, sæler og havfugle. Flere arter af sæler føder deres unger på isen, og isbjørnene er helt afhængige af at kunne jage disse sæler på isen.

Fremtidens højarktiske økosystemer

123

Hvis havisen forsvinder om sommeren, vil disse arter derfor givetvis aftage betydeligt i antal og blive koncentreret til de områder, hvor isen smelter senest og fryser tidligst, dvs. i området nord for Grønland og mellem de nordcanadiske øer. Tilsvarende vil de hvaler og havfugle, som lever af de fisk og krebsdyr, der er tilknyttet isen, få deres levevilkår markant forringet. Det gælder f.eks. grønlandshval, narhval, hvidhval, ismåge, polarlomvie og søkonge. Sidstnævnte lille alkefugl findes i dag i kolonier, der tæller flere millioner fugle f.eks. omkring Thule og Scoresbysund i Grønland og på Svalbard (Fig. 10.7).

Klimaændringer medfører klimaændringer

Figur 10.7  Afsmeltningen af isen i Det Arktiske Ocean og langs Grønlands østkyst har ikke alene stor betydning for forholdene på land, men rammer også de arter, der er tilknyttet isen såsom isbjørne, sæler, hvaler og havfugle. Mange millioner søkonger yngler således omkring Thule og Scoresbysund, hvor de bl.a. lever af de krebsdyr, der er tilknyttet isen.

En del af de ovenfor beskrevne effekter, som klimaændringerne vil føre til i de arktiske økosystemer, vil i sig selv kunne påvirke klimaet – ikke blot i Arktis, men i hele verden. Der er tale om såkaldte feedbackmekanismer. Når f.eks. havisen forsvinder fra Det Arktiske Ocean, så ændres det lokale energiregnskab fuldstændig, fordi havis reflekterer meget mere sollys end havvand. Der vil altså i fremtiden blive optaget meget mere energi i Det Arktiske Ocean end tidligere – en energi, som ellers blot ville være forsvundet ud i Verdensrummet. Dette fører lokalt til de meget store temperaturstigninger, som forventes i Arktis i løbet af de næste hundrede år, og globalt fører det alt andet lige til en yderligere opvarmning af Jorden.

Foto: C. Egevang/ARC-PIC.COM.

124

Naturen og klimaændingerne i Nordøstgrønland

Der findes rigtig mange af sådanne effekter, som i sig selv påvirker klimaet. Kulstofbalancen i henholdsvis havet og på land og de ændrede refleksionsforhold, når sneen forsvinder og vegetationen bliver frodigere – som omtalt ovenfor – er blot få eksempler på sådanne feedback-mekanismer. Nogle feedback-mekanismer, de såkaldt ‘positive’, forstærker den igangværende opvarmning, mens andre, de såkaldte ‘negative’, bremser den igangværende opvarmning. Vi er stadig langt fra at have et fuldt overblik over disse feedback-­ mekanismer, og deres eksakte indflydelse på klimaet. Forståelsen af netop disse processer kræver nemlig mange timer på knæ og med næsen i tundraen. Men uden disse tidskrævende feltobservationer, kan vi ikke forbedre klimamodellerne, og gode klimamodeller er hele forudsætningen for, at vi på et oplyst grundlag kan forberede os på fremtidens ændrede globale klima. Det vil derfor i mange år fremover være en af forskernes væsentligste opgaver ved Zackenberg at forøge vores viden om netop disse feedback-mekanismer.

Højarktis i farezonen Mens Lavarktis udgør en bred zone på alle landområderne, som støder op mod Det Arktiske Ocean, så findes den højarktiske zone kun i Nord- og Nordøstgrønland, på de canadiske øer og i det allernordligste Sibirien (se Boks 1.1). Med de forventede klimaændringer vil den lavarktiske zone blive presset sydfra af boreal skov og ekspandere nordpå ind i den sydlige del af den højarktiske zone. Den højarktiske zone kan ikke på samme måde flytte imod nord, da den så vil blive skubbet ud i Det Arktiske Ocean. Derfor risikerer Højarktis at blive reduceret betragteligt i udbredelse og at blive fortrængt op ad bjerg­ siderne mod mere højtliggende og dermed koldere dele af terrænet. Det vil i løbet af de nærmeste årtier vise sig, om menneskeheden magter at gøre noget ved den globale opvarmning. Uanset om dette lykkes eller ej, så vil det fortsat være vigtigt, at vi forbedrer vores kendskab til økosystemernes reaktion på klimavariationer og ændringer. For først når vi kender denne sammenhæng, vil vi på et vidensbaseret grundlag kunne forberede os på de levevilkår, som fremover vil være rammen for befolkningerne både i Arktis og globalt. Vi har været med til at kaste lys over en lang række af de faktorer, som er mest afgørende for de højarktiske økosystemers funktion og dermed for deres reaktion på og påvirkning af de globale klimaændringer. Men der er fortsat rigtig mange uafklarede spørgsmål at finde svar på, førend vi vil være i stand til at forudsige, hvordan Arktis vil reagere på klimaændringerne og i sig selv påvirke fremtidens klima.

Fremtidens højarktiske økosystemer

125

Supplerende læsning Born, E.W. & Böcher, J. (red.) 1999: Grønlands Økologi: En grundbog. – Atuakkiorfik/Undervisning, Nuuk. Christoffersen, K.S. 2007: De ferske vandes økologi. Side 298-304 i Bruun, L., Kristensen, R.M., N ­ ielsen, N., ­Pedersen, G.K. & Pedersen, P.M. (red.): Arktisk Station 1906-2006. – Rhodos. Christensen, T.R., Friborg, T., Sommerkorn, M., Kaplan, J., Illeris, L., Soegaard, H., Nordstroem, C. & Jonasson, S. 2000: Trace gas exchange in a high arctic valley 1: Variations in CO2 and CH4 flux between tundra vegetation types. – Global Biogeochemical Cycles 14: 701-714. Christoffersen, K.S., Jeppesen, E., Moorhead, D.L. & Tranvik, L.J. 2008: Food-web relationships and community structures in high-latitude lakes. Side 269-289 i Vincent, W.F. & laybourn-Parry, J. (red.).: Polar Lakes and Rivers. Limnology of ­Arctic and Antarctic Aquativ Ecosystems. – Oxford University Press. Elberling, B. 2003: Seasonal trends of soil CO2 dynamics in a soil subject to freezing. – Journal of H ­ ydrology 276: 159-175. Elberling, B. 2005: Jordbund og klima på Grønland. – Geografisk Orientering 4/2005: 170-175. Elberling, B., Jakobsen, B.H., Berg, P., Soendergaard, J. & Sigsgaard, C. 2004: Influence of vegetation and water content on soil carbon distribution and mineralization in four high Arctic soils. – Arctic, Antarctic and Alpine Research 36: 509-519. Forchhammer, M.C. 2001: Terrestrial Ecological Responses to Climate Change in the Northern ­Hemisphere. Side 219-236 i Jørgensen, A.M.K., Fenger, J. & Halsnæs, K. (red.): Climate Change Research. D ­ anish Contributions – Danish Climate Centre, Danish Meteorological Institute. Forchhammer, M.C. & Post, E. 2004: Using large-scale climate indices in climate change ecology s­ tudies. – Population Ecology 46: 1-12. Gilg, O., Hanski, I. & Sittler, B. 2003: Cyclic dynamics in a simple vertebrate predator-prey community. – Science 302: 866–868. Gilg, O., Sittler, B. & Hanski, I. 2009: Climate change and cyclic predator-prey population dynamics in the high Arctic. – Global Change Biology 15: 2634-2652.

126

Hansen, J., Meltofte, H. & Høye, T.T. 2008: Population fluctuations in Rock Ptarmigan in high-arctic Greenland. – Dansk Ornitologisk Forenings Tidsskrift 102: 319-324. Høye, T.T., Post, E., Meltofte, H., Schmidt, N.M. & Forchhammer, M.C. 2007: Rapid advancement of spring in the High Arctic. – Current Biology 17: 449-451. Ims, R.A., Henden, J.-A. & Killengreen, S.T. 2008: Collapsing population cycles. – Trends in Ecology and Evolution 23: 79-86. Jeppesen, E., Jensen, J.P., Jensen, C., Faafeng, B., Brettum, P., Hessen, D., Søndergaard, M., Lauridsen, T. & Christoffersen, K. 2003: The impact of nutrient state and lake depth on top-down control in the pelagic zone of lakes: study of 466 lakes from the temperate zone to the Arctic. – Ecosystems 6: 313-325. Klaassen, M. 2003: Relationships Between Migration and Breeding Strategies in Arctic Breeding Birds. Side 237-249 i Berthold, P., Gwinner, E. & Sonnenschein, E. (red.): Avian Migration. – ­Springer-Verlag, Berlin Heidelberg. Mastepanov, M., Sigsgaard, C., Dlugokencky, E.J., Houweling, S., Ström, L., Tamstorf, M.P. & C ­ hristensen, T.R. 2008: Large tundra methane burst during onset of freezing. – Nature 456: 628-630. Meltofte, H. (red.) 2002: Sne, is og 35 graders kulde. Hvad er effekterne af klimaændringer i ­Nordøstgrønland? – TEMA-rapport fra DMU 41. Meltofte, H. 2006: Populations and breeding performance of divers, geese and ducks at Zackenberg, northeast Greenland, 19952005. – Wildfowl 56: 129-151. Meltofte, H. 2008: Forskningsstation Zackenberg i Nordøstgrønland – 10 års undersøgelser af ­klimaet, plante- og dyrelivet. – Danmarks Miljøundersøgelser, Aarhus Universitet, 16 sider. Også på http://www2.dmu.dk/pub/div_mel_zack_dk.pdf Meltofte, H. (red.) 2008: Klimaændringerne: Menneskehedens hidtil største udfordring. – Danmarks Miljøundersøgelser, Hovedland, 152 sider. Også på http://www2.dmu.dk/Pub/MB13.pdf

Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland

Meltofte, H. & Høye, T.T. 2007: Reproductive response to fluctuating lemming density and climate of the Long-tailed Skua Stercorarius longicaudus at Zackenberg, Northeast Greenland, 1996-2006. – Dansk Ornitologisk Forenings Tidsskrift 101: 109-119. Meltofte, H. & Rasch, M. 2009: Forskningsstation Zackenberg i Nordøstgrønland. Historien 1991-2008. – Tidsskriftet Grønland 57: 2-17. Meltofte, H., Christensen, T.R., Elberling, B., Forchhammer, M.C. & Rasch, M. (red.) 2008: High-Arctic Ecosystem Dynamics in a Changing Climate. Ten years of monitoring and research at Zackenberg Research Station, Northeast Greenland. – Academic Press. Meltofte, H., Piersma, T., Boyd, H., McCaffery, B., Ganter, B., Golovnyuk, V.V., Graham, K., G ­ ratto-Trevor, C.L., Morrison, R.I.G., Nol, E., Rösner, H.-U., Schamel, D., Schekkerman, H., ­Soloviev, M.Y., Tomkovich, P.S., Tracy, D.M., Tulp, I. & Wennerberg, L. 2007: Effects of climate v ­ ariation on the breeding ecology of Arctic shorebirds. – Meddelelser om Grønland, Bioscience 59: 1-48. Petersen, H., Meltofte, H., Rysgaard, S., Rasch, M., Jonasson, S., Christensen, T.R., Friborg, T., S ­ øgaard, H. & Pedersen, S.A. 2001: The Arctic. Side 303-330 i Jørgensen, A.M.K., Fenger, J. & Halsnæs, K.: Climate Change Research. Danish Contributions. – Danish Climate Centre, Danish Meteorological Institute. Post, E., Forchhammer, M.C., Bret-Harte, S., Callaghan, T.V., Christensen, T.R., Elberling, B., Fox, A.D., Gilg, O., Hik, D.S., Høye, T.T., Ims, R.A., Jeppesen, E., Klein, D.R., Madsen, J., McGuire, A.D., Rysgaard, S., Schindler, D.E., Schmidt, N.M., Stirling, I., Tamstorf, M.P., Tyler, N.J.C., van der Wal, R., Welker, J., Wookey, P.A. & Aastrup, P. 2009: Ecological dynamics across the Arctic ­associated with recent climate change. – Science 325: 1355-1358. Rasch, M. (red.) 2000: Zackenberg Station – en platform for højarktisk økologisk forskning i Nordøstgrønland. – Kaskelot 127: 1-31. Rasch, M. 2005: Klimaforskning ved Forskningsstation Zackenberg. – Geografisk Orientering 4/2005: 158-160.

Supplerende læsning

Rysgaard, S. & Glud, R.N. (red.) 2007: Carbon cycling in Arctic marine ecosystems: Case study Young Sound. – Meddelelser om Grønland, Bioscience 58. Schmidt, N.M., Berg, T.B. & Jensen, T.S. 2002: The influence of body mass on daily movement patterns and home ranges of the collared lemming (Dicrostonyx groenlandicus). – Canadian Journal of Zoology 80: 64-69. Ström, L., Ekberg, A., Mastepanov, M., Christensen, T.R. 2003: Species-specific effects of vascular plants on carbon turnover and methane emissions from a tundra wetland. – Global Change ­Biology 9: 1185-1192. Tamstorf, M.P., Illeris, L., Hansen, B.U. & Wisz, M. 2007: Spectral measures and mixed models as ­valuable tools for investigating controls on land surface phenology in high arctic Greenland. – BMC Ecology 7(9): 1-16. Thing, H. & Rasch, M. 2000: Forskningsstation Zackenberg. Side 186-189 i Jakobsen, B.H., Böcher, J., Nielsen, N., Guttesen, R., Humlum, O. & Jensen, E. (red.): Topografisk Atlas Grønland. – Det Kongelige Geografiske Selskab & Kort og Matrikelstyrelsen, C.A. Reitzels Forlag.

Hjemmeside www.zackenberg.dk Under ‘Publications’ findes som PDF-filer en lang række populærvidenskabelige artikler og bøger om arbejdet ved Zackenberg. Forskernes arbejde ved Zackenberg siden 1998 kan endvidere følges i ugentlige feltberetninger på dansk, som findes under ‘News’.

127

Zackenberg den 16. september 2007

De første stearinlys på vej til vinduerne Så er der gået ni dage, siden håndværkerne og Allan forlod Zackenberg med to dages forsinkelse pga. snevejr, og de lod Charlotte, Jørgen og mig tilbage med udsigt til tinder drysset med nysne. Her er hygsomt, herligt stille og storslået smukt. Solen står efterhånden lavt på himlen, og det bliver tidligt mørkt. Det varer ikke mange dage, inden stearinlysene skal til at lyse op under middagsmaden. Frosten er ved at få tag i de små vandløb og kær, og okserne er ikke så talrige mere. Brunsttiden ser ud til at være overstået – tyrene danner små flokke – og køerne og kalvene har ikke nødvendigvis en bejler i hælene. Vi har en gammel tyr tussende rundt i lejren. Der er ikke meget ’go’ i ham, og han tager efterhånden ikke meget notits af os. Jagtfalken har en uges tid patruljeret op og ned langs elven, men i de sidste to dage har vi ikke set den. Ræveungerne er også forsvundet, og det er meget småt med vadefugle. Til gengæld samles snespurvene i store flokke – klar til at trække sydover – og et par ravne og mågerne holder også stadig stand. Zackenbergelven er nu kun en skygge af sig selv – den kan lige mande sig op i knæhøjde, så det går stille og fredeligt at forcere den isfri del i waders. Den nedre del af elven er frosset på overfladen fra brink til brink. Den 13. september tog Charlotte og jeg op for at tage vandprøver i Sommerfuglesø og Langemandssø. Begge søer var næsten helt isdækkede med den smukkeste glasklare is. Vi kunne kigge lige ned til bunden og se damrokker svømme rundt, så kaffen blev nydt på isen med udsigt mod dybet. Midt i den anden kop fik vi så en anelse travlt med at komme ind til bredden, da isen begyndte at synge i takt med, at revnerne sprang omkring os. Efterhånden er alle huse på nær beboelseshuset blevet lukket ned. Jørgen har haft fornøjelsen af at rydde godt og grundigt op i diverse lagre, og ét er sikkert – vi kommer ikke til at mangle noget. Her er alt fra safran til sushitang – og mange andre ganske uundværlige ting. Alt i alt er tilfredsheden stor, og det eneste, vi mangler for at fuldende opholdet, er en gang nordlys næste gang, vi tager en afkøler på verandaen efter aftenens tur i sauna.

Lise Bach Hansen

128