Ett liv i leran
Om inte makrofaunan (djur större än 1 mm) fanns skulle sedimentkemin kunna beskrivas utifrån ett endimensionellt plan, där transport av ämnen främst sker via molekylär diffusion och advektion från det överliggande vattnet och ner i sedimentet. Denna förenklade bild av verkligheten kompliceras dock avsevärt när man börjar ta hänsyn till den intensiva bioturbation (omblandning orsakad av levande organismer) som makrofaunan orsakar i de flesta sediment.
Frågor kring faunans betydelse för kemiska reaktionsförlopp och transport av ämnen har intresserat forskarvärlden under de senaste årtiondena. Man har bland annat funnit att bioturbation i det översta sedimentlagret kan öka transporthastigheterna i sedimentet med 10–100 gånger jämfört med enkel, molekylär diffusion. Man kan enkelt uttryckt säga att allt djuren gör påverkar kemin i sedimentet, både när de gräver och ventilerar sina gångar och när de äter eller utsöndrar restprodukter. Eftersom deras beteende varierar utan att nödvändigtvis följa något direkt mönster, så blir effekterna på sedimentkemin också svårförutsägbara.
Kräftdjursgruppen thalassinider är, trots att de är vanligt förekommande i marina kustområden, fortfarande relativt okänd. Dessa kräftdjur anses även där de förekommer i relativt låga tätheter vara viktiga bioturberare eftersom de gräver komplexa gångsystem som sträcker sig djupt ner i sedimentet. I denna i övrigt helt syrefria miljö fungerar djurens syresatta gångar som rena förbränningsmotorerna för det organiska material som länge legat begravt i leran. På grund av att de lever djupt nere i leran är dessa djur svårstuderade, och det finns fortfarande mycket vi inte vet om hur de påverkar och påverkas av den miljö de lever i.
Vi har nyligen börjat studera transportprocesser i sedimentet och hur dessa påverkas av tätheter av en djupgrävande thalassinid, Calocaris macandreae. Detta kräftdjur finns spritt längs kusterna i norra Europa. Trots att djuret i sig inte är större än 5 cm kan dess omfattande gångsystem sträcka sig 70 cm ner i leran.
Det tar på krafterna att pumpa ner syrerikt vatten så långt ner under sedimentytan. Detta kan vara orsaken till att dessa djur har utvecklat en tolerans för låga syrehalter och även för relativt höga koncentrationer av den annars så giftiga sulfiden. Denna specialanpassning gör att ventileringen av gångarna kan ske med ett visst tidsintervall, och djuren accepterar att vattnet åtminstone i vissa delar av gångarna sjunker till låga syrekoncentrationer under kortare eller längre perioder.
Vårt arbete utförs på Kristinebergs marina forskningsstation vid Gullmarsfjorden, där tätheterna av Calocaris uppgår till 5 individer/m2 i vissa områden. Med hjälp av en specialanpassad bottenhuggare kan vi ta upp intakta bitar av havsbotten, där det normala djursamhället finns kvar. Dessa så kallade boxcorer är cirka 0,25 m2 stora med cirka 30 cm djupt sediment. Vissa av boxarna innehåller redan från början Calocaris, till andra får vi tillsätta djur.
Genom att använda ett ämne som inte förändrar sig, en så kallad konservativ markör, kan vi studera hur djurens aktivitet påverkar transporten av lösa ämnen i lerans porvatten, det vill säga det vatten som finns mellan sandpartiklarna och som i mjuka lerbottnar utgör cirka 80–90 procent av sedimentet. Små kulor preparerade med exempelvis ämnet bromid injiceras ner i leran på cirka 10 cm djup. Efter en viss tid mäter vi sedan hur dessa kulor av bromid har spridits ut i porvattnet.
I våra experiment har vi bland annat visat att den totala syreförbrukningen kan vara mer än dubbelt så stor i lerbottenområden med Calocaris-gångar som i intilliggande områden där gångar saknas. Den ökade syreförbrukningen beror delvis på den ytförstoring som gångsystemets vägar medför. Ytförstoringen gynnar mikroorganismer som lever i gränslandet mellan vatten och lera och som använder syret till att bryta ned det organiska materialet. Som tidigare nämnts leder detta till en effektivare förbränning av den totala mängden organiskt material som finns nere i sedimentet.
Syreförbrukningen nere i gångsystemet är dock bara cirka 25–50 procent av den förbrukning som sker vid sedimentytan, räknat per ytenhet. Detta beror bland annat på att både mikro- och makrofaunasamhället i gångsystemen är annorlunda än vid sedimentytan. Där Calocaris lever finns till exempel också ofta ormstjärnor av släktet Amphiura chiaei. Ormstjärnorna finns i stora tätheter (1 000/m2) strax under sedimentytan, och deras respiration har en kraftig inverkan på den totala syreförbrukningen i bottenvattnet vid sedimentytan. Ormstjärnorna lever dock inte nere i Calocaris-gångarna och har alltså ingen påverkan där.
En annan möjlig förklaring till att syreförbrukningen skiljer sig mellan sedimentyta och gångar är av mer kemisk karaktär. Eftersom Calocaris är tålig för låga syrehalter och syret tillåts krypa ner till låga nivåer innan djuret pumpar ner nytt syresatt vatten så blir skillnaderna i syrehalten mellan vattnet och porvattnet oftast mindre i gångsystemen, och diffusionen av syre blir därmed mindre där i jämförelse med uppe vid ytan. De exakta mekanismerna samt vad som har störst betydelse för den totala syreförbrukningen och nedbrytningen av det organiska materialet är något som vi kommer att fortsätta studera.Fortfarande återstår det mycket att utforska om dessa speciella små kräftdjur och den miljö de lever i.
Susanne Eriksson & Maria Asplund
sediment = lös avlagring som transporterats till sin plats med hjälp av vatten, luft eller is
diffusion = process varigenom partiklarna i en gas eller lösningsblandning sprids och fördelas likformigt
advektion = transport av ämnen med hjälp av vätskeflöde