Projektbeskrivelse og udstyr

På ekspeditionen vil vi foretage detaljerede undersøgelser af biologiske forhold og artsantal af dyr og planter (biodiversitet) i søer, som ligger i forskellige klimazoner og på øer med forskellig afstand til fastlandet. Vi har udvalgt 2 destinationer: Azorerne (nordlig tempereret zone) og Tasmanien (sydlig tempereret zone).  I hvert område vil vi undersøge ca. 20-30 forskellige søer.

Lagoa de Santiago - en typisk krater sø på Azorerne (fotograf Tue Skov, DMU).

Søerne vil være både lavvandede og dybe, og nogle af søerne vil ligge i bjerge. Vores undersøgelser i søerne er meget grundige – faktisk involverer de stort set alle led i fødekæden, så derfor har vi brug for RIGTIG meget udstyr!:

Undersøgelse af fødekædens top: Fisk

For at studere fiskesammensætningen anvender vi et stort antal fiskenet (6-9 stk. pr. sø, afhængigt af den enkelte sø´s størrelse og dybde). Nettene er specielt udviklet for at sikre, at alle størrelsesgrupper af fisk fanges, og vi dermed kan klarlægge hele fiskesammesætningen i den enkelte sø.  Hvert net er 42 m langt og har 14 sektioner med forskellig maskestørrelse, som varierer fra 6,25 mm til 75 mm. Derudover vil vi anvende ruser til at fange de fiskearter (eksempelvis ål og hundestejlere), som ikke kan fanges effektivt i nettene. Nettene og ruserne vil blive sat ud i søerne (i forskellige zoner og dybder) sidst på eftermiddagen og vil blive taget op igen den efterfølgende formiddag (dvs. efter ca. 18 timer).

Fiskeri med specielt udviklet net, som fanger fisk i alle størrelsesgrupper.  Danmark 1999.

De fangede fisk vil blive talt, arts- og kønsbestemt samt målt og vejet. Vi vil også udtage øresten og skælprøver til at bestemme fiskenes alder, – efter samme princip som årringe anvendes i træer. Fiskenes maveindhold vil blive udtaget og undersøgt for at bestemme fiskenes umiddelbare fødeindtag. Vævsprøver (lever og rygmuskel) vil blive udtaget for at bestemme, hvor i søen fisken har spist (nær søbredden eller ude på åbent vand), og fiskens præcise rolle i fødekæden (bytte- eller rovfisk). Hertil anvendes en nyudviklet og avanceret teknik, som analyserer vævsprøverne for bestemte typer af grundstofferne; kulstof (d¹³C) og kvælstof (d¹⁵N). Typerne af grundstofferne kaldes også stabile isotoper.

 Fiskeundersøgelser. Fisk måles og vejes. Herefter udtages øresten, mavesæk, skæl- og vævsprøver. Færøerne 2000

Undersøgelse af fødekædens mellemled: Dyreplankton (mikroskopiske dyr i vandet), bunddyr og undervandsplanter.

Fødekædens mellemled vil blive bestemt til slægt eller art samt undersøgt ligesom fødekædens top for stabile isotoper. Derudover vil koncentrationen af dyreplankton blive bestemt. Dyreplanktonet vil blive fanget med specielt udviklede net med forskellige maskestørrelse (140-500Tm), som trækkes efter en gummibåd. Derudover vil vi anvende specielle plexiglasrør, som opsamler vand og dyreplankton fra hele vandsøjlen. Vandprøverne vil efterfølgende blive filtreret på land, og dyrene vil blive konserveret i små beholdere således, at vi senere kan optælle og artsbestemme dem under mikroskop.

Prøvetagning af bunddyr med Sweepnet. Island 2004.

Bunddyr (dyr, som lever på søbunden) vil blive indsamlet med et Sweepnet (på vanddybder < 1.5m) eller en Ockelmann-slæde (på vanddybder > 1.5m) og vil ligesom dyreplanktonet blive konserveret og senere slægts- og artsbestemt ved brug af mikroskop.  Sweepnettet minder om et sommerfuglenet blot forstærket med en firkantet metalramme omkring nettets ende mod stangen, mens Ockelmann-slæden er et slags mini-trawl monteret på en metalslæde, som trækkes henover søens bund. Prøvetagningen vil finde sted i forskellige zoner og dybder af søen for at sikre et typisk billede af fødekædens mellemled.

Prøvetagningsudstyr (Ockelmann-slæde) til opsamling af bunddyr på dybt vand

Søens undervandsplanter vil blive beskrevet ved at bestemme hvilke planter, der findes, samt ved dækningsgrad (som er et mål for, hvor stor en andel af søens bund, der dækkes af planter) og plantefyldt volumenen (som er et mål for, hvor stor en anden af vandsøjlen, der er fyldt af planterne). Bestemmelsen vil foregå langs rette linjer (transekter), som lægges tværs over søen (fra bred til bred). Transekterne lægges parallelt og vinkelret i forhold til hinanden samt med ens afstand således, at bestemmelsen så vidt muligt omfatter størstedelen af søens areal. Hver transekt opdeles i en række observationspunkter (med ca. 20 m afstand), og ved hver observationspunkt bestemmes plantearterne, planternes dækningsgrad og plantefyldt volumen fra en gummibåd og ved brug af en vandkikkert. Derudover udkastes med jævne mellemrum en speciel udviklet rive, som effektivt opsamler undervandsplanterne til senere slægts- og artsbestemmelse på land.

Bestemmelse af undervandsvegetation. Plantearter og planternes udbredelse samt højde registreres ved brug af en vandkikkert (grøn tragt med plastglas i bunden), som placeres lodret under vandoverfladen, mens gummibåden langsomt bevæger sig tværs over søen. Island 2005.

Undersøgelse af fødekædens bund: planteplankton, mikroorganismer, og næringsstoffer.

Planteplankton (alger) og mikroorganismer (flagellater, ciliater, bakterier) vil blive undersøgt for stabile isotoper. Derudover vil koncentrationen (klorofyl a) og biomassen af planteplankton blive bestemt.  Planteplankton, mikroorganismer og vandprøver til bestemmelse af søernes indhold af næringsstoffer (primært kvælstof og fosfor) vil ligesom dyreplanktonet blive prøvetaget med specielt konstruerede plexiglasrør, der opsamler vand m.m. fra hele vandsøjlen. Prøverne filtreres og vil senere blive undersøgt under mikroskop (mikroorganismer ved op til 1250 gangs forstørrelse!). Planteplankton vil yderligere blive prøvetaget med specielt udviklede net (maskestørrelse: 11- 80Tm), som trækkes efter en gummibåd. Vi vil derudover tage prøver af fastgroede alger ved afskrabning af overflader fra sten og undervandsplanter. Endeligt vil vi for udvalgte søer foretage detaljerede målinger af algernes produktion i både vandet og på søbunden.

Titrering af vandprøve til bestemmelse af klofofyl a koncentration. Nord-øst Grønland 1989.

Øvrige undersøgelser

Vandkemiske og fysiske analyser:

Vi vil anvende en målesonde til at bestemme kemiske og fysiske forhold i vandet såsom surhedsgrad (pH), ilt, saltholdighed, ledningsevne, temperatur mv.. Sonden er et avanceret måle-instrument, som består af specielt konstruerede elektroder, der med forholdsvis høj præcision kan måle selv meget små koncentrationer af negative og positive ioner (eksempelvis pH ± 0,2, ledningsevne  ± 1TS cm^-1). GPS vil blive anvendt for at få en præcis geografisk position (længde, breddegrad samt højde over havets overflade) af de enkelte søers beliggenhed.

Undersøgelser af søernes fortid (palæolimnologiske undersøgelser):

Søernes udvikling og ændring i plante- og dyresamfund vil blive undersøgt ved brug af ”palæolimnologiske” metoder. Disse metoder omfatter detaljerede undersøgelser af plante- og dyrerester (dyreplankton, dansemyggelarver, alger), der gennem tiden naturligt er sunket ned på bunden af søerne (sedimenter). Overfladen af søbunden indeholder således biologiske rester, som er ophobet gennem de seneste ca. 5-10 år, mens dybere dele af søbunden (sedimentkerner) indeholder rester af de biologiske organismer, der har levet i søen gennem de sidste mange århundreder og årtusinder. Sedimentkernerne aldersbestemmes vha. af forskellige isotoper; ²¹⁰Pb (bly) anvendes til at datere indenfor de sidste 150 år og ¹⁴C (kulstof) anvendes til at datere længere tilbage i tid. Overfladesedimenterne og kernerne prøvetages typisk på søens dybeste sted med specielle plexiglasrør (5,5 cm i diameter og ca. 60 cm langt), som monteres på en stang eller på en kran afhængigt af søens dybde.

Prøvetagning af søbund ved brug af plexiglasrør monteret forenden af kablet på kranen. Bundprøver analyseres herefter for biologiske rester under mikroskop for at kortlægge søens forhistoriske biologiske liv. Island 2005.

Udover det nævnte prøvetagningsudstyr, gummibåde samt helikoptere, sidstnævnte for at komme frem til afsidesliggende og svært tilgængelige søer, har vi brug for en masse udstyr til at håndtere de indsamlede organismer på land. Her nævnes et lille udpluk; baljer, sprøjteflasker, målekander og diverse filtreringsapparater til at bearbejde prøver til bl.a. vandkemi, mikroorganismer, planteplankton og dyreplankton. Herudover spande, bakker og metalsigter til at sortere bunddyr, skærebræt, knive og skalpeller til at udtage øresten og vævsprøver fra fisk samt opskæringsudstyr til sedimentkernerne. Derudover har vi brug for stort antal små glasbeholdere og plastbægre (ca. 200 stk. pr. sø) og sprit (2 l pr. sø) til at konservere og opbevare alle de indsamlede planter og dyr i.

Vi medbringer prøvetagnings- og håndteringsudstyr til en samlet værdi af ca. 250.000 kroner. Dertil kommer emballage (små glasbeholdere, plastbægere m.m.) til en værdi af 25.000 kroner. Prøvetagnings- og håndteringsudstyret genanvendes fra sted til sted. Vi er selvfølgelig meget påpasselige med at undgå forurening (kontaminering) af organismer fra et land til et andet, så derfor investerer vi i nye fiskenet og ruser, og øvrigt udstyr desinficeres under streng dyrelægekontrol. Dette gælder selvfølgelig også vores felttøj og gummistøvler mv.

Offentliggørelse af vores resultater

Vi forventer at offentliggøre vores resultater i internationale anerkendte fagtidsskrifter og i populærvidenskabelige danske tidsskrifter som eksempelvis Vand og Jord (artikel i august nummeret 2007), Naturens Verden og Illustreret Videnskab. Derudover forventer vi, at vores resultater vil indgå i faglitterære bøger og i undervisningsmateriale. Vi vil yderligere præsentere vores resultater på både internationale og nationale konferencer og workshops i de kommende mange år.

Vores forskning er vigtig – også for dig!

Siden slutningen af det 19. århundrede er den globale gennemsnits-lufttemperatur steget ca. 0,6 °C (med størst stigning indenfor de sidste 50 år (0,4 °C)), og de globale klimamodeller viser, at temperaturen over de næste 75-100 år vil stige endnu kraftigere (IPCC 2001). Derudover peger klimamodellerne på, at nedbørsmængden i Danmark vil stige betydeligt i fremtiden. Den øgede nedbør vil formodentligt medføre øget udvaskning af næringsstoffer fra landjorden til søerne, som herved bliver mere næringsrige.

 Det store spørgsmål er: hvilke konsekvenser vil den øgede temperatur og nedbør have for de nuværende biologiske samspil og fødekæde-sammenhænge?

 Vil vi eksempelvis fortsat kunne anvende danske søernes overfladevand til drikkevand, som vi gør i dag (f.eks. Haraldsted Sø på Sjælland)?

Vil vi fortsat kunne bade i vores søer om sommeren?

Vil vi fortsat kunne fange attraktive spisefisk som aborre og sandart?

- eller vil klimaændringer medføre hyppigere opblomstringer af eksempelvis giftige alger og måske fører til, at søerne udvikler sig i retning af mere uklare og ildelugtende tilstande med lav brugs- og rekreativ værdi?

Ved at undersøge søer i forskellige klimazoner, kan vi tilvejebringe ny indsigt og viden om, hvordan søers biologiske forhold og samspil påvirkes under forskellige klimaforhold i både nutiden og fortiden (ved palæolimnologiske studier). Denne viden vil være yderst værdifuld i vurderingen af, hvorledes vores egne søer i fremtiden vil udvikle sig under ændrede klimaforhold. Vi forventer yderligere, at vores resultater vil bidrage til udvikling af effektive forvaltnings- og restaureringsmetoder for søer, som undergår klimatiske ændringer.

Vi forventer også, at vores resultater vil tilvejebringe ny indsigt, som vil være særlig værdifuld i forbindelse med opstilling af restaureringstiltag for søer, som allerede på nuværende tilspunkt har undergået markante ændringer. Et eksempel er søerne på Azorerne.  På Azorerne er fiskefaunen kunstig, eftersom  mennesket siden dets bosættelse af ø-gruppen har udsat samtlige fiskearter. Hensigten med fiskeudsætningerne var oprindeligt at skabe et supplement til den daglige føde for lokalbefolkningen og senere at øge søernes relative og turistmæssige værdi. Talrige studier foretaget i andre egne, viser imidlertid at fisk, som fødekædens top-prædator, spiller en afgørende rolle for søernes biologiske struktur og fødekædesamspil. Med vores omfangsrige undersøgelser af søernes fortid og nutid, forventer vi at belyse, hvorledes de azoriske søers biologiske samfund og struktur har udviklet sig over tid og responderet på menneskelig indgriben såsom fiskeudsætning. 

Lagoa Azul og Lagoa Verde (São Miguel, Azorerne). Udsætning af fisk, især karpe, har sammen med en øget næringsstoftilførsel antageligt tilvirket til, at mange af søerne på Azorerne i dag har en ringe  tilstand (fotograf: Tue Skov, DMU)

Vores Galathea 3 ekspedition har selvfølgelig også mange og meget spændende internationale perspektiver af især forskningsmæssig interesse. Et eksempel er søernes beliggenhed på øer og herved betydningen for udvikling af biologiske samfund under isolering (fra fastland). Øer er typisk  kendetegnet ved at være artsfattige. Det lave antal arter formodes at gøre øerne særligt følsomme overfor klimatiske ændringer, eftersom der er risiko for, at vigtige arter forsvinder uden at blive erstattes af nye, mere tilpassede arter. Sammen med vores hidtidige forskningsaktiviteter, hvoraf mange er foregået på nordatlantiske øer, vil vi med Galathea 3 ekspeditionen kunne give en enestående og en meget omfattende beskrivelse af klimaets betydning og betydningen af afstanden fra fastlandet for søers biologiske samspil og funktion på verdensplan, - en beskrivelse, der tilmed vil være baseret på samme prøvetagnings- og analysemetoder! Derudover baner Galathea 3 ekspeditionen vejen for mange spændende sammenligningsstudier mellem søer beliggende på fastland og på øer og under forskellige klimabetingelser.