Med gjørme langt oppover armene!

Dyphavet er fortsatt en av de minst utforskede frontene på planeten vår. Selv om forskere definerer «dyphavet» som alle havområder dypere enn 200 meter, ligger nesten halvparten av havbunnen dypere enn 3000 meter, med en gjennomsnittlig dybde på 3682 meter. Livet på slike enorme dyp er alt annet enn enkelt – trykket er så ekstremt at det kunne knust et menneske på et øyeblikk. I tillegg er det svært lite mat: bare rundt 1 % av det organiske materialet som produseres i det solbelyste overflatevannet når ned til havbunnen. Det er litt som å sitte under et enormt festbord og håpe å få tak i en sjelden nuddel eller smule som faller ned. Likevel, til tross for disse tilsynelatende ubeboelige forholdene, har dyphavsorganismer utviklet bemerkelsesverdige tilpasninger som gjør at de ikke bare overlever, men også trives i dette mystiske og krevende miljøet.

Livet på den dype havbunnen står overfor ekstreme utfordringer: mørke, lave temperaturer og svært begrenset tilgang på mat. For å overleve bruker mange dyr en enkel strategi: de holder seg små. Mindre kropper krever mindre energi, noe som er en stor fordel i et så ressursfattig miljø. Det finnes imidlertid fascinerende unntak. Noen dyphavsarter, som enkelte isopoder og sjøedderkopper, blir større enn sine slektninger på grunt vann – et gåtefullt fenomen kjent som dyphavsgigantisme.

Generelt er imidlertid trenden klar: med økende dyp blir de fleste bunndyr mindre, og den totale biomassen av store og mellomstore organismer avtar. Dette betyr likevel ikke at dyphavet er tomt eller ubetydelig. Faktisk finnes omtrent halvparten av verdens totale bunnbiomasse på dyp større enn 3000 meter.

Hvordan er det mulig? Svaret ligger i skala. Abyssale sletter – enorme, gjørmete områder som dekker omtrent 75 % av havbunnen – domineres ikke av store dyr, men av bittesmå organismer: virvelløse dyr på mellom 5 mm og 300 µm, kalt makrofauna (for eksempel ormer, små krepsdyr og skjell), enda mindre organismer ned til 32 µm, kalt meiofauna, samt enorme mengder bakterier. Selv om de knapt er synlige på kamera, er denne «miniatyrverdenen» utrolig aktiv.

Skjult under sedimentoverflaten resirkulerer disse organismene de små mengdene organisk materiale som synker ned ovenfra, og frigir uorganiske næringsstoffer som akkumuleres i dyphavet. Disse bringes senere tilbake til overflatevannet via havsirkulasjon, hvor de igjen driver primærproduksjon og opprettholder livet i havet. Økologisk sett danner bakteriene grunnlaget for næringsnettet, og ernærer små organismer (f.eks. makrofauna) som igjen støtter større dyphavsfauna – som de merkelige dyphavsfiskene og den sjarmerende Dumbo-blekkspruten vi ser i videotranssekter. Langt fra å være øde er den dype havbunnen et av de største og viktigste økosystemene på jorden.

Velg prøvetakingsutstyret ditt med omhu

Så langt har MAREANO studert makrofaunasamfunn på den norske kontinentalsokkelen, hovedsakelig på dyp mellom 50 og 800 meter, med noen få dypere lokaliteter. For å samle prøver fra havbunnen har vi tradisjonelt brukt en Van Veen-grabb – et metallisk, skjellformet prøvetakingsredskap som senkes ned fra skipet. Når det når bunnen, lukkes «kjevene» og tar med seg sediment og smådyr. Metoden fungerer godt på grunt vann, men er mindre effektiv på større dyp. Derfor har vi gått over til å bruke en boksprøvetaker (boxcorer), som er tyngre, sterkere og gir mindre forstyrrede prøver.

Vi bruker en USNEL boxcorer med et prøveareal på 0,25 m². Som navnet tilsier, er dette en metallboks som synker rolig ned i bunnen. Når den hales opp igjen, forsegles bunnen med en spade, og man får med seg en intakt blokk av sediment sammen med bunnvann. Tenk deg å hente opp et lite akvarium fra dyphavet – hvor kult er det?

Sammenlignet med Van Veen-grabben har boxcoreren flere fordeler. Den bevarer ofte overflatelaget bedre, spesielt ved en rolig landing. Under operasjonene overvåkes landingen av ROV-en Ægir6000, som sender live video til skipet og lar oss vurdere hvor mye forstyrrelse prøvetakingen har skapt. Siden bunnvannslaget bevares, holder sedimentet seg nærmere sin naturlige tilstand. Prøven kan også enkelt deles opp på dekk til ulike analyser.

– Hvem er hvem?

En av de største utfordringene i dyphavsforskning er at de fleste organismene som lever der fortsatt er dårlig kjente – eller ikke beskrevet i det hele tatt. Et slående eksempel er Clarion–Clipperton-sonen (CCZ) i Stillehavet. Til tross for at området har vært studert siden 1960-tallet, anslås det at 88–92 % av artene som er registrert der fortsatt er nye for vitenskapen og mangler formell beskrivelse. For å holde oversikt over dette i stor grad ukjente mangfoldet gir forskere ofte midlertidige betegnelser ved hjelp av et system kjent som åpen nomenklatur. Denne prosessen baserer seg i økende grad på en kombinasjon av tradisjonelle morfologiske observasjoner og molekylære data. Fordi mange dyphavsorganismer er små, skjøre eller ligner hverandre i utseende, er det avgjørende å inkludere DNA-informasjon for å sikre at disse midlertidige navnene representerer biologisk meningsfulle enheter.

Situasjonen kompliseres ytterligere av forekomsten av artskomplekser: grupper av organismer som er nesten umulige å skille fra hverandre morfologisk, men som er genetisk ulike. I slike tilfeller er visuell identifikasjon alene utilstrekkelig. DNA-sekvensering er derfor et kraftfullt supplement, som gjør det mulig å avgrense arter mer nøyaktig, knytte genetiske sekvenser til disse foreløpige taksa, og bygge et stabilt referanserammeverk. Denne kombinerte tilnærmingen – som kobler morfologi med molekylære signaturer – er avgjørende, ikke bare for å avklare artsgrenser, men også for å sikre at enheter definert gjennom åpen nomenklatur senere kan beskrives formelt og integreres i taksonomiske systemer.

For å kunne gjennomføre slike genetiske analyser er det avgjørende å bevare innsamlede prøver på en måte som opprettholder DNAet intakt.. Tradisjonelt har prøver blitt fiksert i formalin, noe som effektivt hindrer nedbrytning og bevarer morfologiske trekk, særlig hos bløtvevsorganismer. Imidlertid bryter formalin ned DNA, og egner seg derfor dårlig til molekylære analyser. For å løse dette deler vi hver boxcorer-prøve i to delprøver: én som konserveres i formalin for morfologiske og taksonomiske studier, og én som oppbevares i 96 % etanol for å bevare DNA til molekylært arbeid som DNA-strekkoding.

1/3

Denne strategien med dobbel konservering gjør det mulig å integrere klassisk taksonomi med moderne molekylære metoder. Den legger til rette for oppbygging av referansebiblioteker for DNA-strekkoder, som er avgjørende for å koble enheter fra åpen nomenklatur til genetiske data og til slutt muliggjøre formell artsbeskrivelse. Slike biblioteker er også viktige for fremvoksende metoder som analyser av miljø-DNA (eDNA), der DNA-sekvenser hentet fra miljøprøver matches mot referansedatabaser. I denne sammenhengen er boxcoreren spesielt verdifull, siden den gjør det mulig å hente opp relativt uforstyrrede sedimentblokker som kan deles opp i parallelle prøver – omtrent som å skjære et kakestykke … et veldig gjørmete ett.

Denne systematiske, helhetlige tilnærmingen til taksonomi vil bli gjennomført i tett samarbeid med Universitetsmuseet i Bergen (UMB).

– Hvor mye bør vi prøve å samle inn?

Når vi filmer over den «flate» gjørmete dyphavssletten eller dype bassenger, begynner subtile mønstre å tre frem: en flekk med agglutinerte foraminiferer her, små gjørmehaug­er med ganger formet av amfipoden Neohela der, og spor av fluffy detritus litt lenger unna – alt varierer over avstander fra noen få centimeter til flere titalls meter. Denne småskala variasjonen skaper et lappeteppe av liv på havbunnen. Antallet individer, antallet ulike arter (det vi kaller artsrikdom), og den totale biodiversiteten kan variere betydelig fra én gjørmeflekk til en annen – det du finner her, kan være helt annerledes bare noen meter unna.

Fordi makrofauna i dyphavet forekommer i lave tettheter og er svært flekkvis fordelt, er prøvetakingsinnsatsen avgjørende for å beskrive både forekomst og mangfold på en nøyaktig og presis måte. I de fleste boxcorer-prøver opptrer mange taxa kun som ett eller to individer – spesielt de sjeldnere artene. For å få et representativt bilde av samfunnet (både de dominerende og de mer sporadiske artene), er det ofte nødvendig med flere replikater.

Forskere vurderer om det er samlet inn tilstrekkelig med prøver ved å lage artsakkumulasjonskurver: en visualisering som viser hvordan antallet registrerte arter øker etter hvert som nye replikater legges til, inntil kurven begynner å flate ut. Dette indikerer at ytterligere prøvetaking trolig ikke vil gi mange nye arter. Jo mer ujevnt og spredt samfunnet er, desto flere replikater trengs for å fange opp denne finmaskede variasjonen.

Av denne grunn øker vi antall replikater på enkelte stasjoner under de første dyphavstoktene, for bedre å kunne vurdere hvor mange boxcorer-nedslag som minimum kreves for å gi en pålitelig beskrivelse av bløtbunnsfaunaen på hver lokalitet og i de ulike regionene.

– Når størrelsen betyr noe!

I våre tidligere studier på kontinentalsokkelen har vi vanligvis brukt sikter med 1 millimeters maskevidde for å skille organismer fra sedimentet. Siden dyphavsorganismer, som tidligere nevnt, har en tendens til å være mindre, har vi imidlertid måttet ta i bruk finere maskestørrelser under dette første dyphavstokt. Ellers ville vi ha mistet de fleste tilbake i havet!

I andre dyphavsprosjekter, som ved Hausgarten-observatoriet i Framstredet, bruker forskere sikter med 0,5 millimeters maskevidde for å fange dyphavs-makrofauna. Andre steder i verden brukes ofte enda finere masker—0,3 eller 0,25 millimeter—som for eksempel i studier i Clarion–Clipperton-sonen i Stillehavet. For å finne den beste tilnærmingen for vårt arbeid har vi innført bruk av en siktekaskade med maskestørrelser på 1 mm, 0,5 mm og 0,3 mm. Dette vil hjelpe oss med å avgjøre hvilken maskestørrelse som best representerer makrofaunasamfunn i dyphavet for fremtidige MAREANO-kartlegginger i vår region.

1/3

Foreløpig fortsetter vi å bli gjørmete – vi avdekker hemmelighetene som skjuler seg i de dype bløtbunnene og skaffer kunnskapen som trengs for å kartlegge og ta beslutninger på faglig godt grunnlag, om disse enorme, mystiske og viktige dyphavsmiljøene.