Avaruudesta nähty jäätiköiden veri

Alpeilla Sanguina nivaloides -mikrolevä lisääntyy keväthangilla muodostaen kukintoja. Se kerää astaksantiinia, joka värjää lumen punaiseksi (jäätiköiden veri) ja nopeuttaa sen sulamista.

PNAS-lehdessä julkaistussa artikkelissa tutkijat kartoittivat satelliittikuvien avulla kukinnat. He päättelivät niistä suotuisat olosuhteet niiden muodostumiselle.


Ilmastomallien ennusteet viittaavat siihen, että nämä levät eivät pahenna lumipeitteen sulamista vuoteen 2100 mennessä.

Lumikukintojen syntyolosuhteet ovat huonosti ymmärrettyjä

Kevään lopulla alppiniittyjen lumipinta värjäytyy joskus mikroskooppisten hiukkasten vuoksi, jotka nopeuttavat sen sulamista. Lumilaikkujen värit vaihtelevat.

Usein havaitaan okran sävyjä, jotka johtuvat edellisen talven Saharan hiekan kerrostumista. Myös punaisia laikkuja esiintyy, jotka vastaavat mikrolevien kertymiä, koostuen mikroskooppisista soluista, jotka ovat lisääntyneet suuresti lumessa muodostaen niin sanotun "kukinnot".

Alpeilla lumikasvien hallitseva laji on Sanguina nivaloides. Sitä kutsutaan yleisesti "jäätiköiden vereksi", vaikka se kehittyy kausiluonteisessa lumessa ja olisi oikeampaa kutsua sitä "lumen vereksi". Punainen väri johtuu karotenoidi-molekyylistä, jota Sanguina nivaloides kerää, nimeltään astaksantiini.

Huolimatta viimeaikaisista merkittävistä ponnisteluista sen biologian ymmärtämiseksi, Sanguina nivaloides on edelleen mysteeri ja herättää monia kysymyksiä. Missä kukintoja voi tavata? Ovatko ne aina samoissa paikoissa, liittyen pysyvään levävarastoon vuodesta toiseen, vai havaitaanko niitä eri paikoissa leviämisprosessin myötä, esimerkiksi ilmassa kulkeutuvien mikrolevien avulla? Miksi punaiset kukinnot ilmestyvät tähän aikaan? Ovatko kukinnot yleisempiä ilmastonmuutoksen myötä? Mikä on näiden levien vaikutus lumipeitteeseen tulevina vuosikymmeninä?

Satelliittiseuranta kukintojen alkuperän ymmärtämiseksi

Eri alojen tutkijat AlpAlga-konsortiossa (https://alpalga.fr/) ovat yhdistäneet voimansa ja tietonsa yrittääkseen vastata näihin kysymyksiin. Sentinel-2-satelliittikuvien avulla ja käyttämällä luokittelumenetelmiä Saharan hiekan kerrostumien aiheuttaman värjäytymisen poissulkemiseksi, he pystyivät havaitsemaan karotenoidi astaksantiinin, joka värjää lumilaikkuja, ja kartoittamaan näin intensiivisten kukintojen esiintymät Euroopan Alpeilla viiden vuoden ajan.

Levän kukinnot ilmestyvät 2000-3000 metrin korkeudessa, muun muassa Vanoisessa, Sveitsin Valaisissa tai Italian Ruitorissa. Alppimassiivin mittakaavassa ne kattavat jopa 1,3 % pinnasta yli 1800 metrin korkeudessa.

Tämä analyysi johti siten ensimmäiseen "atlas" Euroopan Alppien punaisista lumista (https://umap.openstreetmap.fr/fr/map/red-algae-in-alpine-snow_936611#9/45.3454/7.2372).

Nämä tutkimukset ovat myös mahdollistaneet yksityiskohtaisten lumipeitesimulaatioiden avulla tunnistaa hyvin spesifiset, aiemmin tuntemattomat olosuhteet, jotka korreloivat eniten kukintojen esiintymiseen. Ne ilmestyvät riittävän pitkien sulamisjaksojen jälkeen, noin 50 päivän, mikä antaa leville enemmän aikaa kehittyä nestemäistä vettä sisältävässä lumipeitteessä.

Kukinnot näyttävät esiintyvän vuodesta toiseen samoilla alueilla, mikä vahvistaa hypoteesia pysyvistä mikrolevävarastoista, erityisesti maaperässä. Nämä tutkimukset ovat lopulta osoittaneet, että kukinnat eivät näytä kehittyvän maaperillä, jotka pysyvät jäätyneinä koko vuoden ajan, tai ikiroudassa. Tämä vahvistaa Sanguina nivaloidesin jäätymisherkkyyden, joka on mitattu laboratoriossa, ja vahvistaa hypoteesia, että mikrolevät eivät löydä lumista äärimmäistä ympäristöä, vaan pikemminkin lämpöisesti vakaata ja suojaavaa ympäristöä.

Kukintojen vaikutus lumen sulamiseen

Kun kukinnot värjäävät lumen, albedo pienenee, mikä lisää lumipeitteen absorboiman auringon säteilyn määrää. Levät nopeuttavat siten niiden lumien sulamista, joilla ne sijaitsevat.

Voiko tällä ilmiöllä olla merkittävä vaikutus vuoristomassiivin mittakaavassa? On aiemmin osoitettu arktisella alueella, erityisesti Grönlannissa, että mikrolevien läsnäolo vaikutti merkittävästi jäätiköiden sulamiseen. Muuttuvan ilmaston myötä tutkijat ovatkin pohtineet näiden kukintojen tulevaisuutta ja niiden vaikutuksia, erityisesti Euroopan Alpeilla.

Tätä varten he ovat nojautuneet ilmastonmuutosskenaarioihin. Ilmastomallit osoittavat, että lumen määrät ja keskimääräiset sulamisajat vähenevät matalalla korkeudella (noin 1500 metriä). Kuitenkin keskimääräisellä korkeudella (noin 2500 metriä), jossa tutkittavat levät sijaitsevat, ennusteet ovat maltillisempia: sulamisajat ja lumen määrät vähenevät hitaammin kuin matalalla korkeudella.

Tämä tutkimus ennustaa siten, että kukintojen esiintymistiheys ja niiden vaikutus lumeen pysyvät vakaana tai vähenevät hieman vuoteen 2100 mennessä.

Viitteet:
Snowmelt duration controls red algal blooms in the snow of the European Alps.
Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 121 (41), L. Roussel, M. Dumont, S. Gascoin, D. Monteiro, M. Bavay, P. Nabat, J. Abdellatif Ezzedine, M. Fructus, M. Lafaysse, S. Morin, E. Maréchal (2024)
PNAS, 23. syyskuuta 2024, DOI: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2400362121