Annons

Lysande försvar Mareld uppstår när skrämda växtplankton skickar ut ljusblixtar för att skydda sig mot angrepp. Här är det nattbadare som utlöser blixtarna.

Bild: 
Mads Claus Rasmussen / TT

Skräck styr livet i havet

Giftiga algblomningar och gnistrande mareld beror till stor del på att växtplankton skräms av kemiska signaler från sin främsta fiende – hoppkräftorna. Det visar världsunik svensk forskning.

Att ta ett kvällsdopp i mareld en sensommardag är en häftig och nästan overklig upplevelse. Det är växtplankton i vattnet som skräms av dina simtag och skickar ut små blå ljusblixtar för att skydda sig. I de flesta fall är det dock inte sensommarbadare som utlöser den här bioluminiscensen, utan de större växtplanktonens främsta fiender, copepoderna – eller hoppkräftorna, som de kallas i dagligt tal.

Svenska forskare har visat att hoppkräftorna utsöndrar ämnen i vattnet som fungerar som kemiska alarmsignaler – de varnar växtplanktonen för den annalkande faran. Forskarna har döpt ämnena till copepodamider.

– Vi upptäckte att det alltid hände något spännande när vi blandade hoppkräftor och växtplankton. En del växtplankton ökar sin ljusproduktion, andra producerar giftiga ämnen, krymper eller ändrar simsätt. Det här händer även om vi burar in hoppkräftorna så att de inte fysiskt kan komma åt bytet. På så sätt kunde vi räkna ut att det måste finnas någon sorts signal i vattnet, säger Erik Selander, docent vid institutionen för marina vetenskaper på Göteborgs universitet och huvudansvarig för forskningen.

– Men det tog nästan tio år att fastställa den kemiska strukturen hos ämnena.

Ett skäl till att det tog så lång tid är att det var svårt att få ihop tillräckliga mängder av copepodamiderna för att bestämma strukturen, eftersom de förekommer i så låg koncentration. Men för växtplanktonet är copepodamiderna en kraftfull signal – och de reagerar på väldigt låga halter.

– Föreställ dig att du har en mängd som motsvarar ett saltkorn från en vanlig saltströare. Den mängden räcker för att få full effekt i en hel simbassäng.

Forskarna har undersökt hur två arter av dinoflagellater reagerar på närvaron av copopodamider i vattnet. Dinoflagellater är en stor grupp encelliga plankton varav vissa arter ger upphov till algblomningar i våra vatten. En del arter har fotosyntes medan andra saknar den förmågan. De tar i stället upp näring ur vattnet eller lever som rovdjur. Bioluminiscens finns hos ett sjuttiotal arter. En av arterna som forskarna undersökte tillhör släktet Lingulodinium, som bidrar till marelden i våra västkustvatten.

Forskarna kunde visa att om det finns copepodamider i vattnet, så ökar de här dinoflagellaterna ljusproduktionen med upp till 250 procent.

– De verkar också bli lite mer trigger happy, alltså mer benägna att använda bioluminiscensen om det finns copepodamider i vattnet.

Erik Selander och hans kollegor är först i världen med att visa att bioluminiscensen hos växtplankton är en dynamisk process som kan regleras via kemiska signaler från växtplanktonets fiender. När det gäller effektiviteten hos den här försvarsmetoden, så råder oenighet inom forskarvärlden. Olika experiment har gett olika resultat.

Men i nya försök, som kommer att publiceras inom kort, har de svenska forskarna lyckats filma hoppkräftor som angriper plankton av släktet Lingulodinium.

– Man kan se att en hoppkräfta som fångat ett växtplankton sparkar i väg det när bytet fyrar av sin ljusblixt.

Experimenten visar att den här försvarsmetoden ger ett nära nog hundraprocentigt skydd, under förutsättning att växtplanktonet först har reagerat på copepodamider i vattnet och därför maximerat sin ljusproduktion.

– De skruvar ur 40-wattsglödlampan och ersätter den med en 100-wattare. Då blir de helt skyddade mot hoppkräftorna.

Erik Selander menar att den här förmågan förklarar varför plankton som Lingulodinium kan vara så konkurrenskraftiga.

– Tvärt emot vad man skulle förvänta sig är stora dinoflagellater beroende av sina fiender för att klara sig i havet. Eftersom de ljusproducerande cellerna inte blir uppätna fungerar hoppkräftorna som ett filter som tar bort deras konkurrenter och lämnar kvar de försvarade cellerna. Lingulodinium har en ganska långsam tillväxt och den här förmågan förklarar hur de ändå kan vara konkurrenskraftiga och bilda blomningar.

Copepodamiderna påverkar alltså indirekt artsammansättningen av växtplankton i haven. Det är en ekologisk process som aldrig har påvisats tidigare.

Man kan ju undra vad copepodamiderna fyller för funktion hos hoppkräftorna själva. Det verkar ju vara dumt att utsöndra ämnen som skrämmer bort maten. I dagsläget har forskarna inget svar på den frågan. Men det kan vara så enkelt att copepodamiderna är en restprodukt från deras matsmältning: hoppkräftor luktar alltså på det viset. Växtplankton har sedan med hjälp av evolutionen utvecklat förmågan att känna igen lukten av fara.

I en alldeles ny studie visar de svenska forskarna att växtplanktonets rädsla för att bli uppätet kan bidra till storskaliga, giftiga algblomningar i våra vatten. I de här försöken användes inte dinoflagellater utan kiselalger. De utgör tillsammans med dinoflagellaterna merparten av de större växtplanktonen i haven. Kiselalger kan föröka sig mycket snabbt och har därför en viktig roll i algblomningarna.

Under ett års tid tog forskarna regelbundna vattenprover från Skagerraks ytvatten, i närheten av Lysekil. De analyserade mängderna av copepodamider för att se hur halterna varierar över året.

Forskarna utsatte två arter av kiselalger för copepodamider. Doserna motsvarade dem som förekommer i Skagerraks kustvatten. En av arterna, Pseudo-nitzschia seriata, reagerade på copepodamiderna med upp till en niofaldig ökning av giftproduktionen.

Den andra arten av kiselalg som ingick försöket heter Skeletonema marinoi. Hos den arten bildar individerna långa kedjor av celler. Dessa kedjor kan brytas vid behov. På så sätt kan algerna anpassa sin storlek för att minimera risken att bli uppätna, menar Erik Selander

– Att sitta ihop i kedjor kan skydda mot små angripare, som mikroskopiska djurplankton. Men för att undvika stora angripare, som hoppkräftor, är det bättre att vara liten.

Forskarnas experiment visar att de halter av copepodamider som råder i Skagerraks vatten är tillräckligt höga för att hindra kedjebildning hos skeletonema, förutom under senvintern och tidigt på våren. Det är under den här perioden som vårblomningen äger rum utefter västkusten – och den brukar domineras av den här sortens kedjebildande växtplankton.

Vårblomningen förklaras vanligtvis av den ökade instrålningen av ljus i kombination med den vinddrivna omblandningen av ytvattnet. Men Erik Selander och hans kolleger verkar alltså ha hittat ytterligare en förklaringsmodell, som är kopplad till växtplanktonets rädsla för sina fiender. Eller snarare frånvaron av rädsla i just detta fall.

– Under senvintern och den tidiga våren är antalet hoppkräftor lågt, och därför är nivåerna av copepodamider också låga. Då kan de kedjebildande planktonen bilda långa kedjor och blomma. Direkt efter vårblomningen sker ofta en kraftig ökning av mikroskopiska djurplankton. Kedjorna ger skydd mot dem. När sedan hoppkräftorna ökar i antal är det bättre att vara liten, och då minskar kedjelängden.

Växtplankton står för hälften av den totala fotosyntesen på vår jord. Det innebär att deras upptag av kol från koldioxid är enormt – växtplankton har en central roll i den globala kolcykeln. Hoppkräftorna är den mest individrika djurgruppen på vår planet och en betydelsefull födokälla för fiskarna.

– Hoppkräftorna utgör den allra viktigaste länken uppåt i näringskedjan.

Interaktionerna mellan dessa små men betydelsefulla organismer kan alltså skalas upp till stora processer, som påverkar hela havets näringsväv. Och de svenska forskarna har ökat förståelsen för hur dessa interaktioner regleras.

– Copepodamiderna fungerar som ett slags ”havets hormoner”. De förekommer i mycket små koncentrationer men kan ändå ha storskaliga effekter på många olika nivåer. Det tycker jag är väldigt fascinerande.

Forskning & Framsteg berättar om fackgranskade forskningsresultat och om pågående forskning. Våra texter ska vara balanserade och trovärdiga, och sätta forskningsresultaten i sitt sammanhang för att göra dem begripliga. Forskning & Framsteg har rapporterat om vetenskap sedan 1966.