Med insektglas og riffel felt

Transkript

1 Med insektglas og riffel felt Forskning i insekters fascinerende kuldetilpasninger viser, hvordan insekter og andre hvirvelløse dyr klarer ekstreme kuldegrader og derved kan bebo ugæstfrie egne som Svalbard og Antarktisk, hvor temperaturen ofte kommer ned under -20 C. Tekst og fotos: Jesper Givskov Sørensen, Aarhus Universitet Feltarbejde på Svalbard en ikke helt almindelig dag på kontoret Især under de 30 meter høje fuglefjelde, hvor der er ekstra næring, vrimler det med liv her springhalen Megaphoura arctica. I august måned 2010 var tre medarbejdere fra DMU i Sil ke - borg, Aarhus Universitet (AU) i Arktis, nærmere bestemt på Sval - bard i forbindelse med et projekt, der omhandler kuldetil pas - ning hos insekter. Projektet fore - gik med udgangspunkt i forskningslandsbyen Ny Ålesund, der har forskningsaktiviteter in den - for især vejr, klimatisk, geologisk og biologisk forskning. Lands - byen har forskningsstationer fra omkring 12 forskellige lande, og er beliggende på ca. 79 N, hvilket gør den til den nordligste permanente beboelse i verden. I højsæsonen arbejder der ca. 180 mennesker i Ny Ålesund, mens ca. 35 overvintrer. Projektet er støttet af The Eu ro - pean Centre for Arctic En viron - mental Research (ARCFAC), der administreres af det Norske Po - lar Institut, og giver adgang til brug af al forskningsinfrastruktur i Ny Ålesund. Dette er meget værdifuldt, da feltudstyr på Sval - bard bl.a. inkluderer rifler pga. 8

2 arbejde på Svalbard risikoen for at støde på en is - bjørn. Insekter på Svalbard Projektet omhandler dog noget mindre, og mindre farlige dyr, da formålet som nævnt er at undersøge kuldetilpasning hos insekter. Ligesom andre vekselvarme dyr påvirkes insekter di - rekte af den omgivende temperatur. På grund af deres relativt lille kropsstørrelse vil de fleste insekter oftest have samme temperatur som det omgivende miljø, og det er en stor udfordring for organismerne at håndtere og overleve disse temperaturpåvirkninger. Hos insekterne findes dog flere forskellige typer af tilpasninger, der kan løse dette problem, og som har gjort det muligt for den - ne dyregruppe at kolonisere de fleste og ofte me get ugæstfrie områder på jorden. I det umiddelbart golde ter ræn på Sval - bard er der en overraskende rig fauna af hvirvelløse dyr, som er tilpasset det ekstreme klima. Vi ved dog kun meget lidt om, hvor - dan dyrene klarer det ekstreme klima, og hvordan de overlever de otte måneders vinter, der hvert år bringer hård frost. Projektet un dersøger tilpasningerne i en række arter. De ind- Fortsættes næste side 9

3 FRYSEUNDVIGELSE Fryseundvigende dyr undgår is dannelse ved at have et lavt fry - se punkt. Det opnår organismerne populært sagt ved at danne frostvæske i deres kropsvæsker. Ligesom almindelig salt nedsætter vands frysepunkt, kan også andre molekyler, som f.eks. glukose eller glycerol, sænke vands frysepunkt jo højere koncentration, jo lavere frysepunkt. Oftest vil insekter, der benytter denne strategi, ikke have konstant lavt frysepunkt, men vil ændre frysepunktet som re spons på vinterens komme dvs. som respons på faldende temperaturer eller aftagende dagslængde i løbet af efteråret. Udsigt over Kongsfjorden fra Ny Ålesund. FRYSETOLERANCE I modsætning til de fryseundvigende insekter, kan frysetolerante insekter tåle en vis isdannelse i kropsvæskerne, der findes uden om cellerne. Fryse tole ran te dyr kan kontrollere, at isen kun dannes udenfor cellerne, da isdannelse inden i cellerne i langt de fleste tilfælde vil slå dyret ihjel. Nogle af de frysetolerante organismer danner mo lekyler, der fungerer som vækstpunkter for dannelse af iskrystaller uden for cellerne således, at isen dannes i takt med temperatursænkningen og ikke hurtigt og ukontrolleret. Ved at re gulere koncentrationen af frost væske, der påvirker frysepunktet i og udenfor cellerne, kan mængden af is kontrolleres, hvilket også forbedrer chancen for overlevelse. KULDEBESKYTTENDE UDTØRRING Ud over de to nævnte mekanismer findes der også en tredje me - kanisme, kaldet kuldebeskyttende udtørring. Denne mekanis me er kun beskrevet for ganske få insektarter, bl.a. i én springhale - art der lever på Sval bard. Ved temperaturer under frysepunktet vil der være is om kring de små dyr, der lever nede i jorden eller under sten og lignende. Findes der is omkring organismen og flydende vand inde i den, vil isen virke ud tørrende på organismen ved at trække vand ud af den (da isens damptryk er lavere end flydende vands). Når dyr med denne strategi udsættes for nedkøling, vil de tabe vand i takt med nedkølingen på grund af diffusion således, at kropsvæskens frysepunkt følger den omgivende temperatur. Denne proces hindrer effektivt intern isdannelse og fortsætter indtil, der praktisk taget ikke er noget frit vand i organismen, der kan fryse. samlede dyr er bragt til laborato - riet i Silke borg, hvor undersøg - elserne af dyrenes tilpasninger er i gang. Insekters tilpasninger til kulde En afgørende udfordring for alle vekselvarme organismer op - står, når temperaturen falder til under vandets frysepunkt. Når kropsvæsken (som mest består af vand) inde i og omkring cellerne nedkøles, kan der dannes iskrystaller. Hvis nedkølingen sker hurtigt, kan der ske en pludselig og ukontrolleret isdannelse, som i sidste ende kan ødelægge celler og true dyrets overlevelse. Den ne situation skal insekterne undgå for at overleve kulde. Insekter kan delvis regulere deres kropstemperatur ved at ændre adfærd. F.eks. kan hvirvelløse dyr, der lever i jorden, undgå meget lave 10

4 temperaturer i luften ved at be - væge sig dybere ned i jordprofilen. Springhaler og regnorme er gode eksempler på sådanne dyr. Andre arter finder også gemmesteder, hvor temperaturen er mindre ekstrem. Falder temperaturen til under frysepunktet i kortere eller længere tid vil ad - færdsændringer dog ikke altid være nok til at sikre overlevelse, og slet ikke på Svalbard, da jordens temperatur her er den samme som luftens pga. permafrost og et ret tyndt snedække. I fak - ta boksen til venstre vil de tre hovedtyper af kuldetilpasninger, som insekter benytter sig af kort blive be skrevet. Konklusion Hvis man ser på den tilgængelige viden er kuldebeskyttende udtørring en sjældent beskrevet strategi, men mange arter er kun dårligt eller slet ikke undersøgt. Derfor er det muligt, at langt flere arter end hidtil antaget bru ger denne strategi. Man ved nemlig, at små hvirvelløse dyr, der er udsat for kulde og som nemt taber deres vandindhold, med fordel vil kunne benytte denne strategi. Det kræver dog, at disse organismer kan tåle at miste meget vand, og de er derfor også meget tørketolerante. En af projektets hypoteser er, at flere af de undersøgte arter vil benytte sig af kuldebeskyttende udtørring. Den store mangfoldighed af fas - ci nerende kuldetilpasninger har gjort det muligt for nogle insekter og andre hvirvelløse dyr at klare ekstreme kuldegrader og derved bebo ugæstfri egne som Svalbard, hvor vinteren er langvarig, og hvor temperaturen ofte kommer ned under -20 C. Møn - stre i insekters kuldetilpasning fortæller, at klimaet ikke bare spiller en stor rolle for selve kuldetilpasningen, men også for hvil ke strategier og mekanismer, der evolutionært bliver benyttet til at opnå denne tilpasning. For at forstå tilpasningen til miljøet er det derfor nødvendigt at forstå og være opmærksom på di - versiteten i tilpasningsformerne. Forståelse af tilpasninger og de bagved liggende mekanismer er også en forudsætning for at kun - ne vurdere og forudsige effekter af klimaændringer i fremtiden og for at forstå, hvordan de hæn - ger sammen med mønstre i temperaturvariationer og forudsigeligheden af disse variationer. Fortsættes næste side Jesper Givskov Sørensen 11

5 Jobportræt Laboratoriearbejdet på afdeling for Terrestrisk Økologi i DMU, Sil - ke borg, Aarhus Universitet (AU), kræver, at man er lidt af en multi - kunstner. Elin Jørgensen under indsamling af dyr på Blomstrandøya. Elin Jørgensen er uddannet som miljøtekniker i Slagelse i 1989, og har arbejdet som laborant på af - deling for Terrestrisk Økologi, DMU Silkeborg, AU, siden Arbejdsopgaverne i afdelingen er bestemt af de specifikke projekter, der bliver finansieret af bl.a. ministerier og styrelser, forsk - ningsråd, private fonde og EU. Projekterne spænder vidt fra arts - bestemmelse og optælling af plan ter og dyr, over tests af giftstoffers skadevirkninger på jordbundsdyr, svirrefluer, bier og som - merfugle til molekylære analyser på DNA/RNA niveau og ud - vikling af biomarkører. Desuden er daglig vejledning af gæsteforskere, studerende og elever en vigtig opgave, siger Elin Jørgensen. Laboratoriet er GLP godkendt af DANAK og LMS, så der er også en del arbejdsopgaver mht. intern kontrol af udstyr og opfølgning på inspektioner. Stor frihed Laborantgruppen på afdelingen tæller pt. otte laboranter/teknikere og en laborantelev. Grup - pen holder ugentlige møder med den videnskabelige leder, hvor opgaverne diskuteres og fordeles efter ønsker, kompetencer og plads i kalenderen. Det gode ved mit job er, at ar - bejdsopgaverne udvikler sig hele tiden i et spændende forsknings - miljø. Jeg har stor frihed til at planlægge og præge mit eget arbejdsområde, fortæller Elin Jør - gensen. Elins primære opgaver er artsbestemmelse og registrering af insekter og regnorme fra diverse feltforsøg i ind- og ud - land. Udførelse af økotoksikologiske forsøg med f.eks. pesticider, nanopartikler, lægemidler, samt opformering og vedligehold af insektkulturer. Herudover er jeg med i bestyrelsen for personaleforeningen FriDa, som arrangerer fælles op - levelser på tværs af DMU s afdelinger i Silkeborg. F.eks. den årlige aktivitetsdag, foredragsaftener, løbeklub, ølbrygning, familiejule hygge og andet sjov i hverdagen, fortæller Elin. Lidt af en multikunstner Selvom hverdagen er meget forskelligartet, og arbejdet kræver, at man er lidt af en multikunstner, er der dog nogle projekter, der byder på mere krævende og usædvanlige arbejdsdage. Jeg deltager i mange forskellige projekter i afdelingen, hvilket giver en stor faglig tilfredsstillelse og mulighed for hele tiden at udvikle mine kompetencer, siger Elin. En af de mere specielle kompetencer Elin Jørgensen har haft brug for er et godt øjemål og en sikker hånd. I august 2010 var hun nemlig med et forskerteam i Ny Ålesund, Svalbard i to uger. Og selvom formålet var indsamling af små insekter til studier af deres tilpasning til det barske arktiske miljø, var det vigtigste ud - styr alligevel en jagtriffel af svær kaliber. Området huser nem lig også isbjørne, og for at kunne ar - bejde i området skal man kunne håndtere en riffel og vise sit værd på skydebanen, i det tilfælde man skulle støde på en isbjørn i ødemarken. Elin viste dog med flere pletskud, at forskningsteam - et var i gode hænder. 12