M12 Varm havkilde
Varm havkildebunn omfatter områder på fast havbunn (eventuelt med flekker av sedimentbunn) som påvirkes av utstrømming av vann, gasser, andre væsker eller magma, med vesentlig høyere temperatur enn havvannet på stedet.
Utstrømming av oppvarmet væske eller gass er resultatet av at havvann sirkulerer fra havbunnen ned til varme vulkanske masser opptil flere kilometer under havbunnen og opp igjen. Varm utstrømming finner først og fremst sted langs midthavsrygger med havbunnsspredning; i norske farvann spredt langs hele den atlantiske midthavsryggen. Avhengig av materialmengden, materialets kjemiske sammensetning og temperatur framviser varme havkilder stor og til dels sterkt områdespesifikk variasjon i artssammensetning, typisk med meget spesielle organismesamfunn der bakterier spiller en viktig rolle. Utstrømmingsmaterialet kan ha temperaturer opp til flere hundre °C, men ingen organismer kan leve sittende på substrater varmere enn 100 °C. Ved temperaturer over ca. 50 °C finnes stort sett bare bakterier.
Varme havkilder (hydrothermal vents) forekommer på steder der svakhetssoner i jordskorpa gjør at vulkansk materiale fra jordas indre kommer i kontakt med havvann som «ventilerer» de varme bergartene. Forekomst av varm havkildebunn er alltid forbundet med vulkanske systemer langs midthavsrygger, havbunnsspredningssentre, vulkansk aktive områder eller dyphavsfjell (van Dover 2000, Desbruyères et al. 2000). Innen for området som dekkes av NiN finnes varm havkildebunn langs den midtatlantiske ryggen; en fjellkjede på havets bunn som er resultatet av resent og tidligere vulkansk aktivitet forårsaket av havbunnsspredning. Det best undersøkte området langs den midtatlantiske ryggen er Mohnryggen nordøst for Jan Mayen, en fjellrygg (et sjøfjell; seamount) som rager opp til 600 m under havoverflata. Ved Jan Mayen forekommer varme havkilder fra ca. 100 m dyp (små, uanselige, men godt definerte) ned til 500-700 m, der varme utstrømmingsområder dekker flere kvadratkilometer. Øst på Mohnryggen, på 2700 m, finnes Lokefeltet (Lokeslottet).
Varme havkilder er helt spesielle kjemiske miljøer som karakteriseres av stor tilgjengelighet på redokspar (for eksempel H2S og O2; CH4 og O2) som gir grunnlag for en rik mikrobiell primærproduksjon. Karbondioksid (CO2) dominerer som utstrømmingsgass ved Jan Mayen, metan (CH4) på Lokefeltet.
Organismesamfunnene på varm havkildebunn inneholder en kjerne av fellesarter, men også mange spesielle arter. Her finnes de eneste autotrofe artene vi kjenner til og som utnytter en annen energikilde enn sollyset for sin produksjon (kjemosyntetiserende bakterier av gruppen Archaea). Varme havkilder er ikke spesielt artsrike, men andelen endemiske arter er høy. Samfunnene er svært produktive (sammenliknet med andre samfunn på tilsvarende dyp); produksjonen kan være like høy som i strandsumper (estuarier). Det er imidlertid få arter som står for produksjonen. En årsak til den høye produksjonen er såkalte kjemolitotrofe bakterier som bruker energi fra redusert svovel (fra H2S) til å binde uorganisk karbon, på samme måte som planter bruker energi fra sollyset. Jernoksyderende bakterier representerer en annen spesiell tilpasning til det tungmetallrike miljøet som kjennetegner varme havkilder.
I verdensmålestokk står utstrømming fra varm havkildebunn for 25 % av varmetapet fra jordas indre, og bidrar med en mengde masse som svarer til ca. 15 % av den samlete massetilførselen via jordas elver.
Hydrotermiske varme kilder i havet ble første gang oppdaget i 1977 nær Galapagosøyene i Stillehavet. Så seint som i 2001 ble det oppdaget et stort område på den midtatlantiske ryggen (ut for Nordvest-Afrika på 700 m dyp) der baserike væsker (men uten metaller) med høyt innhold av blant annet anhydritt (et kalsiummineral) har gitt opphav til fantastiske formasjoner og et utrolig dyreliv, som gir assosiasjoner til en «tapt by» («Lost City»; Kelley et al. 2001). Utstrømmingsvæskens temperatur er oftest relativt moderat (40–75 ºC er registrert i «Lost City»), og pH i væsken er mellom 9 og 10. Berggrunnen i havbunnsspredningsområdene består i hovedsak av peridotitt, som blir brakt opp til havbunnen ved tektoniske prosesser. Bergartsgruppa peridotitter inkluderer blant annet olivinstein (se NiN[1]AR19), det vil si ultramafisk materiale rikt på magnesium og jern, og med høyt innhold av H2S-gass. Når varm peridotitt, som består av en blanding av fayalitt (Fe2SiO4) og forsteritt (MgSiO4), kommer i kontakt med vann, reagerer fayalitten med vann og danner magnetitt (Fe3O4) og flytende kvarts (SiO2). Forsteritten reagerer i sin tur med kvartsen og danner serpentin (Mg3Si2O5(OH)4), som er hovedmineralet i den ultramafiske bergarten serpentinitt. Denne prosessen kalles serpentinisering, og er en av de viktigste bergartsdannende prosessene i nåtida. Denne typen varm havkildebunn, som er knyttet til landformen havbunnsskorstein, kalles «hvite skorsteiner», men det finnes også varm havkildebunn med temperatur på 200–400 ºC («svarte skorsteiner»). «Hvit» og «svart» refererer til fargen på partiklene som slippes ut. Fra de svarte havbunnsskorsteinene strømmer det ut partikler med sulfidholdige mineraler (inkludert metaller), mens det fra de hvite havbunnsskorsteinene strømmer ut lysere partikler som inneholder barium, kalsium og silisium. Havbunnsskorsteiner ser ut som et omvendt tre, med mange «gassganger» som etter hvert løper sammen til en «skorstein». Gass pipler også ut andre steder!
Definisjonsgrunnlag og avgrensning
Variasjon
Artssammensetningen i M12 Varm havkilde er dårlig kjent og framlegget til LKM og grunntypeinndeling er tentativt. Inndelingen av DM i tre trinn er gjennomført fordi dybderelatert variasjon generelt er viktig for artssammensetningen i saltvannssystemer og fordi det er kjent at varme havkilder forekommer fra 100 til 2700 m dyp. I hvert kildeområde er det variasjon sentrum-periferi. Sentralt, nær utstrømmingsutløpet, er det lite av fastsittende arter, så følger en «midtsone’ med dominans av ulike bakterier og dernest en randsone med marginalt høyere temperaturer enn omgivelsene (2-3 grader pluss) og en artssammensetning som likevel skiller seg noe fra omgivelsene. Denne soneringen fanges opp som lokal variasjon relatert til jordvarme (JV).
Kunnskapsbehov
Sammenstilling av generaliserte artslistedatasett for relevante plante- og dyregrupper for relevante LKM.
Grunntypeinndeling
M12 er delt i 7 GT for antatt realiserte kombinasjoner av hLKM 3 JV × 3 DM med klart forskjellig artssammensetning.
- M12-1 observerbart og litt jordvarmeinfluert kilde i øvre sublitoral
- M12-2 observerbart og litt jordvarmeinfluert kilde i nedre sublitoral
- M12-3 observerbart og litt jordvarmeinfluert kilde i dyphavet
- M12-4 Sterkt jordvarmeinfluert kilde i øvre sublitoral
- M12-5 temmelig og sterkt jordvarmeinfluert kilde i nedre sublitoral
- M12-6 temmelig og sterkt jordvarmeinfluert kilde i dyphavet
- M12-7 ekstremt sterkt og disruptiv jordvarmeinfluert kilde