Merijääproksit kertovat menneisyyden ilmastosta arktisella alueella

Miksi arktinen jääpeite sulaa nopeammin kuin malleissa on kuvattu? Miten jäässä elävien mikroskooppisten eliöiden jäänteet tallentuvat merenpohjaan, ja mitä ne kertovat menneisyyden ilmastosta? Arktis sulaa – millaista tutkimustietoa tarvitsemme sopeutumiseen, kun riskit kasvavat? Näitä kysymyksiä pohtii akatemiatutkija Maija Heikkilä.

Arktisten alueiden merijääpeite sulaa nopeammin kuin ilmastomalleissa on ennakoitu. Nykyiset ilmastomallit ja lyhyet havaintosarjat ovat riittämättömiä selittämään merijään ja siitä riippuvien ekosysteemien käyttäytymistä. Siksi tarvitsemme luonnonarkistoissa säilynyttä tietoa. Merenpohjan kerrostumissa säilyviä mikroskooppisten eliöiden jäänteitä käytetään yhä enemmän nykytutkimuksessa, sillä ihmisellä on akuutti tarve ymmärtää jääpeitteen käyttäytymistä.

Eliöiden yhteydestä merijäähän ja niiden toiminnasta merijääekosysteemissä tiedetään kuitenkin vähän. Nyt käynnissä oleva, Suomen Akatemian rahoittama tutkimus astuu tälle tutkimuksen katvealueelle ja valottaa kehityskulkuja alueella, joka on ilmastonmuutoksen näkökulmasta erityisen haavoittuva ja jonka herkkyys heijastuu laajalti maapallon luonnonjärjestelmiin. ”Ihmisellä ei ole juuri varaa jäädä paikoilleen ahdistumaan. Pystymme valmistautumaan paremmin, mutta vain, jos ymmärrämme muutoksen prosesseja”, linjaa Maija Heikkilä Helsingin yliopistosta.

Mitä ovat proksit?

Proksiaineistojen avulla voidaan selvittää planeettamme menneitä päiviä. Luonnonarkistoissa kuten jäätiköissä, järvien ja meren pohjan sedimentissä ja puiden vuosirenkaissa säilyy aikajärjestyksessä tallentuneita fossiileja ja kemiallista tietoa. Proksit ovat eräänlaisia maapallon luonnollisia mittareita, joiden avulla voidaan epäsuorasti arvioida esimerkiksi lämpötilan tai jääpeitteen kattavuuden kehitystä. Niiden avulla maapallon historiaa voidaan mallintaa jopa miljoonia vuosia taaksepäin.

”Tässä tutkimuksessa keräämme sedimentistä, jäästä ja vedestä siellä runsain määrin säilyviä, mutta vielä huonosti tunnettuja mikroskooppisia ja biokemiallisia fossiileja. Haluamme selvittää niiden suhdetta jäähän ja Arktiksen meriekosysteemiin. Hyödynnämme tätä tietoa ekosysteemimallinnuksessa ja menneiden merijääolosuhteiden rekonstruoinnissa”, valaisee Heikkilä.

Merijääprokseja ovat tietyille merijään eliöille tyypilliset kemialliset yhdisteet sekä mikroskooppisten eliöiden kuten piilevien ja panssarisiimalevien fossiiliset jäänteet. ”Tutkimme vuodenaikaisia ja biologisia prosesseja, jotka vaikuttavat proksiaineistoihin. Aiemmat tutkimukset eivät ole huomioineet, että monet merijääprokseina käytetyt eliöt saattavat elää myös jään alla vesipatsaassa ja olosuhteissa, jossa jäätä ei ole, mikä tietysti hankaloittaa niiden käyttöä merijään mittareina. Sen lisäksi ravintoverkon suhteet voivat vaikuttaa keskeisesti esiintymiseen ekosysteemissä. Uuden tiedon ja kehitettävien menetelmien avulla haluamme selvittää tarkemmin, mitä merijäälle tapahtui aiempien lämpimien kausien aikana eri puolilla Arktista.

”Menneisyyden merijään tutkimus on vielä suhteellisen uutta ilmastotutkimuksessa, ja kattavien tutkimusnäytteiden kerääminen sekä menetelmien kalibrointi on käynnissä.

Kansainvälistä yhteistyötä

Pelkillä ilmastomalleilla ei kyetä ennustamaan luonnollisia vaihteluita tai päättelemään, mitä jäälle tapahtuu 30 tai sadan vuoden päästä. Satelliittiseurannalla on havainnoitu jääpeitteen tilaa noin 40 vuotta. Se on liian lyhyt aika luonnollisen vaihtelun mallinnuksiin tai ennustuksiin.

”Jääpeite sulaa nopeammin kuin olemme luulleet. Itsekin hämmästelen vauhtia, jolla muutos etenee, vaikka olen sen tiedon äärellä päivittäin.” Merijää on alati liikkuvaa, vaihtelevaa, vaihtelevan paksuista ja välillä likaista. Siinä elävät mikroskooppiset eliöt ovat ravintoketjun perusta, ja siten kannattelevat koko arktisen merialueen ekosysteemiä, valaita, jääkarhuja ja Arktisen ihmisiä. Siksi ne voivat merenpohjan arkistoissa säilyessään kertoa paljon koko ekosysteemin muutoksista.

Kansainvälinen yhteistyö on välttämätöntä. ”Tutkimusnäytteitä kerätään vuosittain yhteistyössä tanskalaisten ja kanadalaisten kanssa tutkimusaluksilta ja arktisilta tutkimusasemilta käsin. Yhteistyöstä ei tarvitse maksaa, mutta osa kuluista joudutaan tietysti maksamaan, ja paikan päälle matkustaminen ja siellä oleminen on kyllä erittäin kallista. Kuluja kertyy totta kai myös suurten aineistojen analyysistä ja siihen tarvittavan tutkimustyövoiman palkkaamisesta.” Heikkilä iloitsee siitä, että ensi kesänä on tiedossa kenttätutkimusjakso Grönlannissa.

Unelmatyö

”Parasta työssä ovat inspiroivat työkaverit, äärimmäisen motivoitunut tutkimusyhteisö, monipuoliset tehtävät ja jatkuva mahdollisuus olla utelias. Koko ajan oppii lisää, yllättävistäkin näkökulmista.” Heikkilä löysi pohjoisten järvien kautta merijäätutkimuksen pariin ollessaan Kanadassa post doc -tutkijana väiteltyään vuonna 2010. Nyt aiheen parissa on vierähtänyt seitsemän vuotta.

”Kanadassa ollessani hämmästelin, kuinka eriytyneitä järviä ja meriä tutkivat projektit ja yhteisöt ovat. Samankaltaisia näytteitä voidaan tutkia historiallisista syistä erilaisilla menetelmillä eikä muiden tuloksia osata aina etsiä, saati ymmärtää. Onneksi tämäkin jakautuneisuus on vähentymässä.” Kanadassa Heikkilä vakuuttui, että merijään tutkimiseen pitää kehittää uusia menetelmiä, joilla voidaan mallintaa menneitä muutoksia todenmukaisemmin.

Tällä hetkellä Akatemian rahoittama projekti kerää merijääprokseja jään alta automaattisilla sedimenttikeräimillä Grönlannissa ja Kanadassa; osa näytteistä kerättiin viime syksyn tutkimusmatkalla Itä-Grönlannin edustalta. ”Itämerikin kiinnostaa, vaikka se onkin ekosysteeminä hyvin erilainen”, Heikkilä sanoo.

Tietoa päättäjien tueksi

Heikkilä vakuuttaa, että tällä hetkellä sekä tutkijat, että yhteiskunta haluavat puhua ilmastonmuutoksesta. ”Tiedon kulku ja sen välittäminen on koko ajan tärkeämpää. Päätöksenteon pohjaksi on saatava perustutkimukseen pohjautuvaa tietoa.” Samalla päättäjiä ja yhteiskuntaa pitää auttaa ymmärtämään tieteen perimmäistä luonnetta.

”Tieteeseen liittyy aina epävarmuutta, ja sen huomioiminen on nimenomaan tieteen vahvuus. Perustutkimus voi myös tuottaa tuloksia hitaasti tai vaihtelevasti mutta se auttaa ymmärtämään maailmaa. Juuri sen vuoksi perustutkimuksen jatkuvuus on elintärkeää. Sitä ja ymmärrystä tarvitaan yhteiskunnalliseen päätöksentekoon.”

Arktisella alueella pelataan suurilla riskeillä, ja siellä pyörii noidankehä. Sulaminen vaikuttaa energiataseisiin ja aiheuttaa lisää sulamista. Arktisten meriväylien avautuminen on nähty mahdollisuutena, mutta se on erittäin riskialtista, sekä ympäristön kannalta että taloudellisesti. Heikkilä miettii luonnonvarojen hyödyntämisen sijasta uutta ja suojaavaa teknologiaa. ”Meillä ei ole varaa ottaa riskejä. Tutkijana miettisin sitä, millaista teknologiaa tarvitsemme välttämättä, kun riskit kasvavat ja realisoituvat.” 

Teksti: Marja Nousiainen
Kuvat: Cynthia Le Duc, Anders Mathiasen ja Andrea Price