Det är en av de första varma vårdagarna, och isen har nyligen försvunnit i den lilla Sandviken i Norrtälje kommun. Vattnet är spegelblankt och några svanar fulländar idyllen. Men kan denna pittoreska vik också vara en klimatbov, som avger växthusgaser som bidrar till den globala uppvärmningen? För att söka svar på den frågan tillbringar en grupp forskare från Stockholms universitet dagen vid viken, och tar prover från luft, vatten och sediment.

 – Vi ska mäta metan, koldioxid och dikväveoxid för att se om det sker ett nettoupptag eller nettoutsläpp av växthusgaser från viken, förklarar atmosfärsforskaren Julika Zinke när hon installerar mätsystemet, som består av flera lådor, slangar och kablar, på en liten motorbåt vid bryggan. 

– På lång sikt kommer detta att ge oss svar på om viken fungerar som en kolsänka eller en kolkälla.

Camille Akhoudas, Julika Zinke och Christoph Humborg mäter växthusgaser med hjälp av WEGAS- systemet. Foto: Lisa Bergqvist

Mätutrustningen WEGAS (Water Equilibration Gas Analyzer System) möjliggör kontinuerliga mätningar av växthusgaser och ett liknande system har tidigare installerats på en husbåt vid Askölaboratoriet och ombord på forskningsfartyget Electra. Det här är första gången utrustningen installeras på en liten motorbåt, vilket är nödvändigt för att täcka in olika delar av den grunda viken – bortsett från ett djupare hål är Sandviken inte djupare än tre meter.

 – Hittills har vi bara testat systemet i sin helhet i duschen på kontoret, men allt verkar fungera, säger Julika Zinke, när alla delar till slut är på plats. 

Sedimentprover. Foto: Lisa Bergqvist

Planktonblomning sänker koldioxidhalten

Båten lämnar bryggan och kryssar fram och tillbaka över viken. För att få en fullständig bild av utsläppen och upptaget av koldioxid är det viktigt att mätningarna både inkluderar området i mitten av viken och kustzonerna, samt områden med olika typer och mängder av vegetation. Professor Christoph Humborg, som är vetenskaplig ledare för Östersjöcentrum och forskningssamarbetet CoastClim, håller ett öga på den mätdata som dyker upp på monitorn.

– Det vi har här är en typisk sen vinter/tidig vår-situation”, säger han och tillägger:

– Vi har en liten övermättnad av metan i vattnet jämfört med i luften. Det finns alltså mer metan i vattnet, som kan släppas ut till atmosfären. Men när det gäller koldioxid finns det mindre i vattnet än i luften. Det beror på den pågående vårblomningen, där växtplankton i vattnet använder koldioxid för sin fotosyntes.

Sandviken är en grund vik i Norrtälje kommun. Foto: Lisa Bergqvist

Genom ytterligare mätningar under året kommer forskarna att bedöma om Sandviken är en kolsänka (tar upp växthusgaser under årscykeln) eller en kolkälla (släpper ut mer gaser under året än vad som tas upp). Detta är en nyckelfråga för CoastClim, där forskare från olika discipliner vid Stockholms och Helsingfors universitet samarbetar för att utforska kustekosystemens potential att tillhandahålla naturliga lösningar för att mildra klimatförändringarna.

Koppling mellan övergödning och utsläpp

I Sandviken och de andra vikarna som ingår i den pågående provtagningskampanjen undersöks också näringshalter, siktdjup och flera andra parametrar, som en del av restaureringsprojektet Levande vikar. I det sjuåriga projektet testar forskare olika metoder för att restaurera kraftigt övergödda havsvikar till god ekologisk status.

 – Mätningarna i dessa vikar ger oss en unik möjlighet att bedöma i vilken utsträckning utsläppen av växthusgaser beror på hur påverkat ett kustområde är, säger Christoph Humborg. På längre sikt kan det också bli möjligt att bedöma om restaurering har en positiv effekt på klimatet.

Sedimentprover kompletterar bilden

En viktig del av växthusgasutsläppen från kusterna, utgörs av metan, visar tidigare forskning. Metan bildas under vissa omständigheter när organiskt material bryts ned av vissa mikroorganismer, främst i syrefattiga anaeroba. Att förstå den processen är en annan viktig del av att förstå kusternas klimatpåverkan.

Under en senare tur med motorbåten tar forskarna Alexis Fonseca och Martijn Hermans sedimentkärnor från botten av bukten - ett smutsigt jobb som bäst utförs i galonbyxor - för att mäta metanhalten och identifiera mikroorganismer.

Forskaren Martijn Hermans mäter metanhalten på olika djup i sedimenten. Foto: Lisa Bergqvist

Tillbaka på land tar biogeokemisten Martijn Hermans en av sedimentkärnorna och punkterar den på olika djup. Han tar upp lite sediment från de olika hålen med hjälp av en spruta och sprutar sedan in det i en behållare med en supermättad och mycket salt lösning.

 – Den supersalta lösningen stoppar den mikrobiella aktiviteten, och eftersom den också är supermättad på metan övergår det lösta metanet i sedimentet i gasfas, och det kan vi sedan mäta, förklarar Martijn Hermans. Men det är mycket viktigt att behållarna förvaras upp och nedvända, så att metanet inte kan läcka ut.

Den efterföljande analysen visar sedan hur metankoncentrationen i sedimenten förändras på olika djup.

 – Baserat på det kan man till exempel förutsäga hur mycket metan som kommer att släppas ut i vattnet, säger Martijn Hermans.

Mikroorganismernas viktiga roll

Alexis Fonseca delar upp en annan av sedimentkärnorna i bitar, som motsvarar de djup där kollegan mäter metankoncentrationen.

 – Jag är som ett barn igen, skämtar han och rör om i lådorna med de olika sedimentbitarna, som blir mörkare ju djupare ner i borrkärnan han kommer.

Proverna används dock till mer än nöje. Alexis Fonsecas forskning är inriktad på att identifiera mikroorganismer - främst bakterier och arkéer - i sedimentet.

Alexis Fonseca tillsammans med Linda Kumblad och Emil Rydin from projektet Levande vikar. Foto: Lisa Bergqvist

Med hjälp av analysmetoder för DNA och RNA, så kallad genomik, metagenomik och transkriptomik, kan han identifiera arter, och deras funktioner och ämnesomsättning.

 – Mikroorganismerna är viktiga eftersom de är ansvariga för biogeokemin i sedimentet, förklarar han. Vissa av bakterierna och arkéerna producerar metan, medan andra konsumerar metan. Det jag förväntar mig är att hitta metanproducerande organismer i sedimentens bottenlager och konsumenter högre upp.

Efter omrörning överförs delar av proverna till rör och placeras i flytande kväve, vid -196 grader Celsius, för att sedan transporteras till laboratoriet, där analysen kan genomföras.

– Den här gången undersöker vi också en annan sak – om det finns virus som infekterar bakterierna och arkéerna, och hur det påverkar deras förmåga att producera och konsumera metan, säger Alexis Fonseca. Alla dessa processer är viktiga för att förstå flödena av växthusgaser från en vik som den här.
 

Alexis Fonseca. Photo: Lisa Bergqvist

Text: Lisa Bergqvist