Simulert dyphavsgruvedrift påvirker økosystemfunksjonene ved havbunnen

30.04.20 Tobias Vonnahme

Forstyrrelser knyttet til gruvedrift på dyphavet har langvarig innvirkning på de naturlige økosystemfunksjonene og mikrobielle samfunn eneved havbunnen.

Dyphavsgruvedrift kan gi en måte å imøtekomme det økende behovet for sjeldne metaller. Imidlertid er miljøpåvirkningen bare delvis kjent. I tillegg mangler det klare standarder for å regulere gruvedrift og sette bindende terskler for innvirkningen på organismer som lever i berørte områder. Forskere ved Max Planck Institute for Marine Microbiology sammen med kolleger ved Alfred Wegener Institute, GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research, og MARUM beskriver nå at dyphavs gruverelaterte forstyrrelser også har langvarig innvirkning på det naturlige økosystemet funksjoner og mikrobielle samfunn ved havbunnen. De presenterer resultatene i tidsskriftet Science Advances.

Polymetalliske knuter og skorper dekker mange tusen kvadratkilometer av verdens dyphavsbunn. De inneholder hovedsakelig mangan og jern, men også de verdifulle metallene nikkel, kobolt og kobber samt noen høyteknologiske sjeldne jordelementer. Siden disse ressursene kan bli knappe i fremtiden - for eksempel på grunn av fremtidig behov for batterier, elektromobilitet og digital teknologi - er marine forekomster økonomisk sværtinteressant. Til dags dato er det ingen markedsklar teknologi for gruvedrift. Imidlertid er det allerede klart at inngrep i havbunnen har en massiv og varig innvirkning på de berørte områdene. Studier har vist at mange fastsittende innbyggere på overflaten av havbunnen er avhengige av nodulene som et underlag, og forblir fraværende flere tiår etter en forstyrrelsene i økosystemet. ForskjelligeEffekter på dyr som lever i havbunnen er også påvist. Som en del av det BMBF-finansierte prosjektet “MiningImpact” har Max Planck Institute i Bremen nå sett nærmere på de minste innbyggerne på havbunnen og deres ytelse.

Hva med de minste innbyggerne i havbunnen?

Det foreliggende studie viser at mikroorganismer som bebor havbunnen også vil bli påvirket massivt av dyphavsgruvedrift. Teamet ledet av Antje Boetius, gruppeleder ved Max Planck Institute for Marine Microbiology og direktør ved Alfred Wegener Institute Helmholtz Center for Polar and Marine Research, reiste til det såkalte DISCOL-området i det tropiske Øst-Stillehavet, omtrent 3000 kilometer unna kysten av Peru, for å undersøke forholdene til havbunnen samt aktiviteten til mikroorganismer. Tilbake i 1989 hadde tyske forskere simulert gruverelaterte forstyrrelser på dette stedet ved å pløye havbunnen i et mangannoduleområde på tre og en halv kilometer i diameter med en harve, 4000 meter under havoverflaten.

"Selv 26 år etter denne forstyrrelsen, var plogsporene på havbunnen fremdeles tydelig synlige," rapporterer førsteforfatter Tobias Vonnahme, som deltok i studien som er en del av hans diplomoppgave. "Og bakterieinnbyggerne ble også tydelig påvirket." Sammenlignet med uforstyrrede regioner av havbunnen, bodde bare rundt to tredjedeler av bakteriene i de gamle sporene, og bare halvparten av dem i nye/friske de friskere plogsporene. Hastigheten av forskjellige mikrobielle prosesser ble redusert med tre fjerdedeler sammenlignet med uforstyrrede områder, selv etter et hvertårhundre. "Beregningene våre har vist at det tar minst 50 år for mikrober å gjenoppta sin normale funksjon," sier Vonnahme.

Støvete og i uorden

Så dypt nede og langt borte fra de sterke strømningene på havoverflaten, er det ikke så overraskende at selv småskala spor av DISCOL-eksperimentet fremdeles var synlige. "Imidlertid har også de biogeokjemiske forhold gjennomgått varige endringer," understreker Antje Boetius. I følge forskerne skyldes dette hovedsakelig det faktum at plogen ødelegger det øvre, aktive sedimentlaget. Lagetpløyes under eller røres opp og føres bort av strømningene. I disse forstyrrede områdene kan de mikrobielle innbyggerne bare benytte seg av det organiske materialet som synker til havbunnen fra øvre vannlag. Som et resultat mister de en av sine sentrale funksjoner i økosystemet. Mikrobielle samfunn og deres funksjoner kan dermed være egnet som tidlige indikatorer på skade av  dyphavsets økosystemer forårsaket av nodulbryting - og omfanget av deres potensielle utvinning.

Forstyrrelse i en annen dimensjon

All gruvedriftsteknologi for manganknoller som nå utvikles vil føre til en massiv forstyrrelse av havbunnen ned til en dybde på minst ti centimeter. Dette kan sammenlignes med forstyrrelsen som er simulert her, men i helt andre dimensjoner. Kommersiell gruvedrift på havbunnen ville påvirke hundrevis til tusenvis av kvadratkilometer havbunn per år, mens alle plogspor i DISCOL samlet bare dekket noen få kvadratkilometer. Skadene som kan forventes er tilsvarende større, og det vil tilsvarende være vanskeligere for økosystemet å komme seg, understreker forskerne.

"Så langt har bare noen få studier tatt for seg forstyrrelsen av den biogeokjemiske funksjonen til havbunnen forårsaket av gruvedrift," forklarer Boetius. Med den nåværende studien bidrar vi til utviklingen av miljøstandarder for gruvedrift på havbunnen og peker på grensene for utvinning av havbunnen. Økologisk bærekraftige teknologier bør absolutt unngå å fjerne det tettbygde og bioaktive overflatelaget på havbunnen.

 

Opprinnelig publikasjon:

 T. R. Vonnahme, M. Molari, F. Janssen, F. Wenzhöfer, M. Haeckel, J. Titschack, A. Boetius (2020): Effects of a deep-sea mining experiment on seafloor microbial communities and functions after 26 years. Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.aaz5922

 

Please direct your queries to:

Tobias Vonnahme

Current address:

UiT, the Arctic University of Norway, Tromsö, Norway

E-Mail: tobias.vonnahme@uit.no

 

Prof. Dr. Antje Boetius

Alfred-Wegener-Institut Helmholtz Zentrum für Polar- und Meeresforschung, Bremerhaven, Germany

E-Mail: director@awi.de

På Twitter   #norgesarktiske