Picoalger, nanoalger og havtemperatur i Arktis
Lov på eksamen
- Kalkulator
- CAS
- Graftegner og regneark
- Lærebok, formelsamling og egne notater
Ikke åpent internett, kommunikasjon med andre eller kunstig intelligens.
Kan den løses uten PC?
Alle deloppgavene kan løses uten PC.
Fra 2027 er det bare kalkulator og skriftlige hjelpemidler på del 2. Vurderingen er gjort med KI og kan inneholde feil.
Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.
Encellede alger grupperes etter størrelse, som vist i figuren nedenfor.
Målinger viser økende havtemperatur, noe som endrer de abiotiske faktorene i vannet. Forskere tok vannprøver for å undersøke hvordan dette påvirker tettheten av nano- og picoalger og konsentrasjonen av klorofyll.
Forklar hvorfor vannprøvene må tas på samme sted til samme tid hvert år.
Forskerne formulerte to hypoteser:
Hypotese 1: Økt vanntemperatur endrer ikke den totale biomassen av alger i havet.
Hypotese 2: Økt vanntemperatur øker den totale biomassen av alger i havet.
Hvilken av disse to hypotesene støttes av resultatene i figur 2 og figur 3? Begrunn svaret ditt.
Figuren nedenfor viser et utsnitt av et næringsnett i Arktis.
Forskerne gjorde følgende antakelse:
«Når andelen picoalger øker og andelen nanoalger avtar, vil mengden miljøgifter i isbjørn øke.»
Forklar hvorfor forskerne gjorde denne antakelsen. Bruk næringsnettet i figur 4 når du svarer.
Forskerne undersøkte hvordan lysintensitet og temperatur påvirker veksten til en arktisk picoalge (Micromonas). Figuren nedenfor viser resultatene av et forsøk der veksten hos denne algearten ble målt. Veksten ble målt ved tre ulike lysintensiteter ved hver av sju ulike temperaturer.
Beskriv hvordan lysintensitet og temperatur påvirker veksten hos algen Micromonas. Bruk figur 5 når du svarer.
Fasit
Sted og årstid må holdes like slik at de blir kontrollerte variabler. Bare da kan forskjellene mellom årene knyttes til den økende havtemperaturen og ikke til sesong eller lokalitet.
Hypotese 1. Klorofyllkonsentrasjonen, som er et mål på den totale algebiomassen, viser ingen trend i perioden, selv om picoalgene blir flere og nanoalgene færre.
Næringskjeden fra picoalger til isbjørn har ett ledd mer enn næringskjeden fra nanoalger. Ett ekstra ledd gir ett ekstra trinn med oppkonsentrering av miljøgifter.
Ved lav lysintensitet er vekstraten lav og nesten uavhengig av temperaturen. Ved 50 og 100 mikromol fotoner er veksten mye høyere, med maksimum ved 6–8 °C og kraftig fall mot 12 °C.
LøsningsforslagKI-generert
I Arktis varierer de abiotiske faktorene mye gjennom året. Lysmengden, isdekket, temperaturen og tilgangen på næringssalter endrer seg med årstiden, og algene har en kraftig våroppblomstring om våren. Faktorene varierer også fra sted til sted, for eksempel med dybde, saltholdighet og havstrømmer.
Forskerne vil undersøke hvordan økende havtemperatur påvirker algene. Da må alle andre faktorer holdes mest mulig like, slik at de blir kontrollerte variabler. Tar de prøvene på samme sted til samme tid hvert år, er sted og årstid like fra gang til gang. Forskjellene mellom årene kan da knyttes til temperaturendringen. Ellers kunne forskjellene like gjerne skyldes at prøven var tatt i en annen årstid eller på et sted med andre livsvilkår, og resultatene ville ikke vært sammenlignbare.
Figuren over algetetthet viser at picoalgene øker jevnt gjennom perioden, fra i underkant av 2000 celler/mL i 2004 til i overkant av 2500 celler/mL i 2008. Nanoalgene går i samme periode ned fra omkring 400 celler/mL til omkring 220 celler/mL.
Antall celler sier likevel ikke direkte hvor stor biomassen er. Picoalger er 0,2–2 µm, mens nanoalger er 2–20 µm, så én nanoalge veier langt mer enn én picoalge. Celletallene i figuren kan derfor ikke regnes om til biomasse uten at vi vet hvor mye hver celle veier, og de kan ikke alene avgjøre hvilken hypotese som stemmer.
Klorofyll finnes i alle algene, og konsentrasjonen av klorofyll er derfor et mål på den totale algebiomassen. Figuren viser at klorofyllkonsentrasjonen svinger mellom omtrent og uten at den øker eller synker gjennom perioden.
Resultatene støtter derfor hypotese 1: den økte vanntemperaturen endrer hvilke alger som dominerer, men ikke den totale biomassen av alger.
Miljøgifter som PCB og DDT er fettløselige og brytes svært langsomt ned. De lagres i fettvevet til dyrene. Hvert dyr spiser mange individer fra leddet under seg og får i seg miljøgiftene fra alle sammen. Konsentrasjonen av miljøgift øker derfor for hvert ledd oppover i næringskjeden. Dette kalles oppkonsentrering.
Næringsnettet viser at picoalger og nanoalger gir hver sin vei fram til isbjørn:
- picoalger → nanodyreplankton → mikrodyreplankton → hoppekreps → lodde → torsk → ringsel → isbjørn
- nanoalger → mikrodyreplankton → hoppekreps → lodde → torsk → ringsel → isbjørn
Kjeden som starter med picoalger, har ett ledd mer enn kjeden som starter med nanoalger. Når andelen picoalger øker og andelen nanoalger avtar, går en større del av energien og av miljøgiftene gjennom den lengste kjeden. Da blir miljøgiftene konsentrert opp én gang ekstra før de når isbjørnen. I tillegg går det tapt mye energi i hvert ledd, så et ekstra ledd betyr at det må produseres mer algebiomasse for å gi isbjørnen like mye energi. Begge deler trekker i retning av mer miljøgift i isbjørnen, og det var derfor forskerne gjorde denne antakelsen.
Ved den laveste lysintensiteten, 10 mikromol fotoner, er vekstraten lav, omtrent 0,17–0,23 delinger per døgn. Den er dessuten nesten den samme ved alle sju temperaturene. Her er det lyset som er den begrensende faktoren for veksten.
Ved 50 og 100 mikromol fotoner blir vekstraten mye høyere, og nå har temperaturen stor betydning. Vekstraten stiger fra 0 °C opp til et maksimum på omtrent 0,53–0,54 delinger per døgn ved 6–8 °C. Deretter faller den raskt, og ved 12 °C er den nede i omtrent 0,20.
Ved 0 °C gir økt lysintensitet nesten ingen gevinst. Vekstraten ligger på omtrent 0,22–0,28 ved alle tre lysintensitetene. Ved så lav temperatur er det temperaturen som begrenser veksten, trolig fordi enzymene arbeider langsomt.
Forskjellen mellom 50 og 100 mikromol fotoner er liten ved alle temperaturene. Veksten er altså nær mettet allerede ved 50 mikromol fotoner.
Micromonas vokser best ved 6–8 °C når lysintensiteten er minst 50 mikromol fotoner. Begge faktorene kan virke begrensende, og hvilken av dem som begrenser veksten, avhenger av nivået på den andre.