Snöalger (isalger): färger, skydd och roll i polära ekosystem

Upptäck snöalger och isalger: varför de färgar isen röd, grön eller gul, deras skydd mot UV och avgörande roll i polära ekosystem och näringskedjan.

Isalger och snöalger är alger och cyanobakterier som växer på långvariga snö- och isfält som glaciärer. När flytande vatten finns tillgängligt mellan snö- och iskristallerna kan de färga ytan grönt, gult eller rött under sommarmånaderna. Det röda pigmentet hos vissa arter är ett intracellulärt skydd mot överdrivet visuellt ljus och ultraviolett strålning från solen, som annars kan orsaka fotoinhibering av fotosyntesen eller mutationer. Utan det skulle algerna på ytan drabbas av kromosombrott och DNA-mutationer.

Det finns också isalgsamhällen på havsis. Dessa alger (främst kiselalger) är viktiga i polära ekosystem (särskilt i Antarktis) eftersom de utgör föda för krill. Krill skrapar av algerna från isens undersida, som färgas brun av algerna. Algerna kan finnas mellan iskristaller eller fästas vid dem, i vatten eller saltvattenkanaler mellan iskristaller.

Färgerna och vad de betyder

Färgen hos snöalger varierar beroende på art, pigmentinnehåll och ljusförhållanden. De vanligaste färgerna är:

• Grönt: domineras av klorofyll och indikerar aktiv fotosyntes.
• Gult/orange: ofta på grund av karotenoider eller andra sekundära pigment.
• Rött: orsakas av karotenoiden astaxantin och besläktade pigment som fungerar som skydd mot intensivt ljus och UV.

Dessa pigment hjälper algerna att överleva under höga ljusnivåer och stark UV-strålning genom att avskärma känsliga photosyntetiska strukturer och minska risken för DNA-skador.

Skydd och anpassningar

Snö- och isalger har flera fysiologiska och strukturella anpassningar:

• Bildning av pigment (t.ex. astaxantin) som absorberar skadligt ljus.
• Tjockare cellväggar eller cystformer som motverkar uttorkning och mekanisk påverkan.
• Ansamling av lipider och sockerarter som frysskydd (kryoprotektanter) och energireserv.
• Förmåga att återgå till vilostadier när förhållandena blir ogynnsamma.

Ekologisk roll i polära ekosystem

Isalger och snöalger är viktiga primärproducenter i kalla miljöer. De bidrar till kol- och näringscykler och utgör föda för olika organismer:

• På havsisen är kiselalger (diatoméer) en central näringskälla för krill och andra smådjur som i sin tur föder större djur som fisk, sälar och valar.
• På glaciärytor och snöfält skapar algblomningar lokala hotspots med förhöjd biologisk aktivitet och näringstillgång när snösmältning frigör näringsämnen.

Påverkan på klimat och snömiljö

När snöytan färgas av alger sjunker dess albedo (reflektion), vilket leder till att ytan absorberar mer solenergi och smälter snabbare. Detta är en viktig positiv återkoppling i samband med snö- och glaciärsmältning och kan påverka lokala och regionala vattenflöden.

Var de lever och hur de studeras

Snöalger lever i det tunna skiktet av smältvatten mellan snö- och iskristaller på glaciärer och snöfält. Isalger lever också i brinekanaler och på undersidan av havsis. Forskare studerar dem med:

• Fältprovtagning och mikroskopi för artsbestämning.
• DNA-sekvensering för att kartlägga mångfald (t.ex. släkten som Chlamydomonas och nyare släkten som Sanguina för röda snöalger).
• Satellit- och flygburen fjärranalys för att upptäcka utbredning av algblomningar över stora områden.

Mänsklig påverkan och observationer

Snöalger kan vara synliga för vandrare och skidåkare som röda eller gröna fläckar i snön. De är i regel inte farliga för människor, men de är indikatorer på förändringar i snö- och ismängder samt näringsstatus. Ökad deposition av näringsämnen från föroreningar kan främja algtillväxt, vilket i sin tur kan påverka smältprocesser.

Sammanfattning

Isalger och snöalger är specialiserade mikroorganismer som överlever i extrema, kalla miljöer genom pigmentering, vilostadier och biokemiska skyddsmekanismer. De spelar en viktig roll som primärproducenter i polära ekosystem, påverkar snö- och isdynamik och är föremål för intensiv forskning eftersom deras utbredning påverkar både lokalt ekosystem och klimatprocesser.

Chlamydomonas nivalis

Chlamydomonas nivalis är en grön mikroalg som förutom andra närbesläktade arter orsakar vattenmelonsnö.

Vattenmelonsnö är snö som är rödaktig eller rosa i färgen och som kan lukta som en färsk vattenmelon. Denna typ av snö är vanlig under sommaren i alpina och kustnära polartrakter, till exempel Sierra Nevada i Kalifornien. Här, på höjder mellan 3 000 och 3 600 meter, är temperaturen kall hela året, och därför ligger snön kvar efter vinterstormarna. När någon trampar på snö med alger ser fotspåren röda ut.

Chlamydomonas nivalis är en grön alg som får sin röda färg av ett starkt rött karotenoidpigment (astaxanthin). Detta skyddar kloroplasten och cellkärnan från stark synlig och ultraviolett strålning. De gröna och röda pigmenten absorberar ljus och värme, vilket ger algen flytande vatten när snön smälter runt omkring den. Algblomningar kan gå 25 cm djupt. Eftersom varje cell mäter 20-30 mikrometer i diameter innehåller en tesked smält snö en miljon eller fler celler. Algerna samlas i "solkupor", som är grunda fördjupningar i snön. Karotenoidpigmentet absorberar värme, vilket fördjupar solkuporna och får glaciärer och snöbankar att smälta snabbare.

Under vintermånaderna, när vit snö täcker dem, går algerna i vila. På våren stimulerar näringsämnen, ökad ljusnivå och smältvatten groningen. När de gror släpper de vilande cellerna ut mindre gröna flagellatceller som rör sig mot snöytan. När flagellaterna kommer nära ytan kan de förlora sina flageller och bilda tjockväggiga viloceller, eller så kan de fungera som könsceller och smälta samman parvis för att bilda zygoter.

Vissa specialiserade arter livnär sig på C. nivalis, bland annat protozoer som ciliater, rotiferer, nematoder, ismaskar och fjäderfä.

Historia

De första berättelserna om vattenmelonsnö finns i Aristoteles skrifter. Vattenmelonsnö har förbryllat bergsklättrare, upptäcktsresande och naturforskare i tusentals år.

I maj 1818 seglade fyra fartyg från England för att söka efter Nordvästpassagen och kartlägga Nordamerikas arktiska kustlinje. Dåligt väder gjorde att de till slut vände tillbaka, men expeditionen gav viktiga bidrag till vetenskapen. Kapten John Ross lade märke till karminröd snö som strök de vita klipporna som blodströmmar när de rundade Cape York på Grönlands nordvästra kust. Ett landstigningsteam stannade och tog med sig prover till England. The Times skrev om denna upptäckt den 4 december 1818:

“

Kapten Sir John Ross har från Baffin's Bay tagit med sig en mängd röd snö, eller snarare snövatten, som har genomgått en kymisk analys i detta land för att man ska kunna fastställa vad det färgande ämnet är. Vår godtrogenhet sätts på ett extremt prov vid detta tillfälle, men vi kan inte få reda på att det finns någon anledning att tvivla på det faktum som anges. Sir John Ross såg inte någon röd snö falla, men han såg stora områden som var täckta av den. Färgen på snöfältena var inte enhetlig, utan det fanns tvärtom fläckar eller ränder som var mer eller mindre röda och av olika djup i färgen. Den upplösta snön är så mörkt röd att den liknar rött portvin. Det sägs att vätskan avsätter ett sediment, och att frågan inte är besvarad om detta sediment är av animalisk eller vegetabilisk natur. Det föreslås att färgen härrör från den jord som snön faller på: i detta fall kan ingen röd snö ha setts på isen.

”

När Ross publicerade sin reseberättelse 1818 hade den en bilaga med växter av Robert Brown. I den jämförde Brown den röda snön med en alg.

Vattenmelon snöstråk.


Ovanliga vattenmelon-snöhål, överlagrade med ett orangefärgat stövelavtryck.

Frågor och svar

F: Vad är isalger och snöalger?

F: Vad är det som gör att is och snö blir färgade under sommarmånaderna?

F: Vad är syftet med det röda pigmentet i vissa is- och snöalger?

F: Var finns isalgsamhällen förutom på glaciärer?

F: Varför är isalgsamhällen viktiga i polära ekosystem?

F: Hur får krillen i sig föda från isalgsamhällen på havsis?

F: Var kan man hitta isalger i förhållande till iskristaller?

Sök med bokstav