Studerar fiskar i extremt kalla vatten

Den 18 oktober åker fyra forskare från zoologiska institutionen vid Göteborgs universitet till Antarktis för att under sex veckor studera fiskar i det omgivande polarhavet. Mellan 24 oktober och 30 november kommer de att befinna sig på den amerikanska McMurdostationen. Expeditionen är ett samarbete mellan National Science Foundation (NSF) i USA och Polarforskningssekretariatet i Sverige och var ursprungligen en del av avtalet kring isbrytaren Oden, som Sverige avbröt i våren 2011.

Syftet med expeditionen är att fortsätta de studier som forskargruppen varit involverat i ända sedan början av 1990-talet, där de studerat hur hjärtkärl- och respirationssystemet fungerar hos fiskarter i polarområdena.

Vart ska forskarna åka?

Forskarna kommer att åka till den amerikanska forskningsstationen McMurdo station som är den största forskningsstationen på Antarktisk där över 1.200 personer samlas under sommarmånaderna. Stationen ligger på 77.86 grader sydlig bredd nere i McMurdosundet och är den sydligast belägna forskningsstation där man kan bedriva marin forskning.

www.usap.gov/videoclipsandmaps/mcmwebcam.cfm

 För att ta sig till McMurdo stationen flyger forskarna först till Christchurch på Nya Zeeland, därifrån går resan vidare med amerikanska flygvapnet ner till forskningsstationen. Resan från Christchurch till McMurdostationen tar mellan fem och en halv till åtta timmar beroende vilken typ av flygplan som man flyger med. Snabbast är C17 Globemaster, som är ett stort jetdrivet transportplan.

Varför åker de dit?

Fiskar i likhet med groddjur, reptiler och alla ryggradslösa djur har ingen egen värmeproduktion. Till skillnad från oss däggdjur, är det omgivningens temperatur som styr kroppstemperaturen hos dem.
Många fiskarter i våra svenska vatten upplever normalt stora variationer i temperatur mellan årstider och är väl anpassade till att klara av detta. Antarktiska fiskarter däremot lever i en extremt stabil miljö.

Havet runt Antarktis är extremt kallt med en vattentemperatur som ligger på -1.8 grader Celsius vilket är strax över fryspunkten för havsvatten. Det innebär att fiskarnas kroppstemperatur också är -1.8 grader. För att själva inte frysa till is så producerar fiskarna som lever här ett antifrysprotein. Forskarnas grundfråga är: Hur fungerar och regleras hjärta, kärl och respiration vid dessa extremt låga temperaturer?

Bildtext: Forskarna ska studera Pagothenia borchgrevinki, en kryopelagisk fisk som simmar i stora stim precis under isen. Fisken uppnår normalt en vikt mellan 80-100 gram.

Senare års forskning nere på Antarktis har även inkluderat frågeställningar kring hur den globala uppvärmningen kan komma att påverka dessa fiskar som har levt under stabilt kalla förhållande under miljontals år.

När vattentemperaturen stiger har fiskar två möjligheter, antingen kan de stanna kvar och försöka anpassa sig till den högre temperaturen eller så kan de flytta mot kallare vatten (djupare eller längre norrut på norra halvklotet). Man har redan sett att en rad olika fiskarter i Atlanten har flyttat norrut som ett resultat av att vattentemperaturen stigit.

Problemet runt Antarktis är att det inte går att flytta längre söderut. De fiskarter som lever har bara ett alternativ: att försöka anpassa sig till den nya varmare miljön. En ökad kroppstemperatur ställer ökade krav på hjärtkärl- och respirationssystemet. Som en följd av detta måste till exempel hjärtat pumpa mer blod och mer syre måste tas upp från omgivningen.

Vad ska de göra där?

Första uppgiften blir att fiska vilket är lite speciellt runt Antarktisk då isen kan vara allt mellan två och fem meter tjock, fiskarna transporterar vi sedan tillbaka till tillbaka till stationens akvariesystem.

Årets expedition till Antarktis kommer att fokusera på frågan hur födan processas och hur hjärtkärlsystemet och metabolismen regleras när en fisk med en kroppstemperatur på -1.8 grader äter?

Födointag och nedbrytning av maten kräver välkoordinerad aktivitet i magtarmkanalen. Musklerna dras samman rytmiskt för att bearbeta och transportera maten från mun till tarm samtidigt som enzymer och saltsyra frisätts för att bryta ner den. Därefter ska de nedbrutna näringsämnena tas upp och distribueras ut i kroppen. För att försörja magtarmkanalen med syre och energi omdirigeras en del av hjärtminutvolymen (den blodmängd som hjärtat pumpar per minut).

De flesta av dessa processer styrs av olika nerver och hormon. Forskarna kommer att titta på hur blodflödet och muskelaktiviteten i magtarmkanalen förändras efter födointag. De kommer också att mäta förändringar i syreupptag som sker i samband med födointag.

Projektets hemsida:
www.zoologi.gu.se/personal/Axelsson_Michael/antarctic-2011/