Institut for Ecoscience

Aarhus Universitets segl

Søopvarmningseksperiment i kunstige minisøer

Mesokosmerne er blevet brugt i klimarelaterede korttids- og sæsonbestemte eksperimenter med dyr og undervandsplanter. Foto: Lone Liboriussen ©

Vores klimaforsøg baseret på mesokosmer er enestående og er faktisk det længst kørende klimaeksperiment i verden. Opsætningen er tilpasset fremtidige klimascenarier og giver en enestående mulighed for at lave realistiske forudsigelser om fremtidens klimaændringer og deres påvirkning af vores søer.

De kunstige søer (mesokosmerne) består af 24 tanke af rustfrit stål (2800 liter), som simulerer lavvandede søer. Søerne blev etableret på en højt standardiseret måde i 2003 med 30 cm standardiseret søsediment i hver tank samt en 1 meter vandkolonne, som blev inokuleret med et naturligt ferskvandssamfund af alger, smådyr, zooplankton og hundestejler fra både næringsfattige og næringsrige søer. Undervandsplanter blev introduceret sammen med sedimentet.
Mesokosmerne behandles med tre temperaturer og to næringsstofniveauer, hvilket giver fire tanke med præcis samme kombination af behandlinger. Opvarmningen sker med elektriske varmeelementer placeret i bunden, og afhængigt af sæson og behandling følger opvarmningen IPCC’s A2-scenarie med 2,5 til 6,6 °C over den uopvarmede kontrol. Fra 2003 til 2023 blev forsøgsbehandlingerne ikke ændret, men i 2023 blev næringsstofbehandlingerne vendt om, så vi nu kan følge effekten af både øget og reduceret næringsstofbelastning ved forskellige temperaturer.

Fra starten af eksperimentet blev temperatur, iltindhold og pH målt med høj frekvens. I de senere år, takket være bevillinger fra AnaEE og AQUACOSM, er andre højfrekvente målinger blevet tilføjet. Sensorer for klorofyl og phycocyanin (blågrønalge-pigment) registrerer nu algebiomasse med høj tidslig opløsning. Dette har muliggjort sammenligninger mellem standardmetoder og nye sensorbaserede tilgange (link til artikel: open-research-europe.ec.europa.eu/articles/4-69/v3).

Derudover måler et specialudviklet og billigt system, udviklet i samarbejde med ingeniører ved AU, kuldioxid- og metanflux seks gange dagligt. Dette supplerer tidligere målinger med lavere opløsning.

Mesokosmeanlægget er nu en del af det danske og europæiske AnaEE-projekt og er inkluderet på den europæiske AnaEE-liste over eksperimentelle anlæg under ESFRI. Anlægget indgik i EU Horizon 2020-projekterne PONDERFUL og AQUACOSM-plus. Sidstnævnte muliggjorde mere end 1400 dages transnational adgang til anlægget over otte år. I øjeblikket deltager vi i to EU-projekter, der tilbyder transnational adgang (støtte til forskere, der ønsker at arbejde i mesokosmerne) som en del af IRISCC og Agroserv.

Vi håber at udvide systemet med strømrender i nær fremtid — følg med.

Publikationsliste

Sortér efter: Dato | Forfatter | Titel

Jeppesen, E., He, H., Søndergaard, M., Lauridsen, T. L., Davidson, T. A., Levi, E. E. & McCarthy, M. J. (2025). Experimental evidence of the role of nitrogen for eutrophication in shallow lakes: A long-term climate effect mesocosm study. Innovation, 6(4), Artikel 100756. https://doi.org/10.1016/j.xinn.2024.100756
Meirkhanova, A., Zhumakhanova, A., Len, P., Schoenbach, C., Levi, E. E., Jeppesen, E., Davidson, T. A. & Barteneva, N. S. (2025). Heatwave-Induced Thermal Stratification Shaping Microbial-Algal Communities Under Different Climate Scenarios as Revealed by Long-Read Sequencing and Imaging Flow Cytometry. Toxins, 17(8), Artikel 370. https://doi.org/10.3390/toxins17080370
Audet, J., Levi, E. E., Jeppesen, E. & Davidson, T. A. (2025). Nutrient enrichment—but not warming—increases nitrous oxide emissions from shallow lake mesocosms. Limnology and Oceanography, 70(S2), S43-S54. https://doi.org/10.1002/lno.12709
Stamenković, O., Pacheco, J. P., Levi, E. E., Jeppesen, E. & Davidson, T. A. (2025). Nutrient inversion but not warming drive changes in periphyton biomass and composition in shallow lake mesocosms. Limnology and Oceanography, 70(S2), S140-S154. https://doi.org/10.1002/lno.70053
van't Veen, S. G. M., Kronvang, B., Audet, J., Davidson, T. A., Jeppesen, E., Kristensen, E. A., Larsen, S. E., Laugesen, J. R., Levi, E. E., Nielsen, A. & Andersen, P. M. (2025). SentemQC - A novel and cost-efficient method for quality assurance and quality control of high-resolution frequency sensor data in fresh waters. Open Research Europe, 4(244), Artikel 244. https://doi.org/10.12688/openreseurope.18134.2
Levi, E. E., Jeppesen, E., Nejstgaard, J. C. & Davidson, T. A. (2024). Chlorophyll-a determinations in mesocosms under varying nutrient and temperature treatments: in-situ fluorescence sensors versus in-vitro measurements. Open Research Europe, 4, Artikel 69. https://doi.org/10.12688/openreseurope.17146.1
Zhumakhanova, A., Mirasbekov, Y., Meirkhanova, A., Malashenkov, D. V., Davidson, T. A., Levi, E. E., Jeppesen, E. & Barteneva, N. S. (2024). From colonial clusters to colonial sheaths: Imaging flow cytometry analysis of Microcystis morphospecies dynamics in mesocosm and links to CyanoHABs management. Ecological Indicators, 163, Artikel 112100. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2024.112100
Yuan, G., Levi, E. E., Davidson, T. A., Lauridsen, T. L., Søndergaard, M., Yang, Z., Wu, A., Cao, T., Li, Y., Fu, H. & Jeppesen, E. (2024). Warming alters the network of physiological traits and their contribution to plant abundance. Science of the Total Environment, 939, Artikel 173573. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.173573
Esposito, C., Nijman, T. P. A., Veraart, A. J., Audet, J., Levi, E. E., Lauridsen, T. L. & Davidson, T. A. (2023). Activity and abundance of methane-oxidizing bacteria on plants in experimental lakes subjected to different nutrient and warming treatments. Aquatic Botany, 185, Artikel 103610. https://doi.org/10.1016/j.aquabot.2022.103610
Tavşanoğlu, Ü. N., Çırak, T., Başaran Kankılıç, G., Ongun Sevindik, T., Nadir Solak, C., Pacheco, J. P., Levi, E. E. & Davidson, T. A. (2023). Impacts of plastic surface on the periphyton under different nutrient and temperature: A mesocosm experiment. Abstract fra 3rd International Symposium on Aquatic Mesocosm-Based Research, Antalya, Tyrkiet.
Dashkova, V., Malashenkov, D. V., Baishulakova, A., Davidson, T. A., Vorobjev, I. A., Jeppesen, E. & Barteneva, N. S. (2022). Changes in Phytoplankton Community Composition and Phytoplankton Cell Size in Response to Nitrogen Availability Depend on Temperature. Microorganisms, 10(7), Artikel 1322. https://doi.org/10.3390/microorganisms10071322
Strandberg, U., Hiltunen, M., Syväranta, J., Levi, E. E., Davidson, T. A., Jeppesen, E. & Brett, M. T. (2022). Combined effects of eutrophication and warming on polyunsaturated fatty acids in complex phytoplankton communities: A mesocosm experiment. Science of the Total Environment, 843, Artikel 157001. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.157001
Pacheco, J. P., Aznarez, C., Levi, E. E., Baattrup-Pedersen, A. & Jeppesen, E. (2022). Periphyton responses to nitrogen decline and warming in eutrophic shallow lake mesocosms. Hydrobiologia, 849(17-18), 3889-3904. https://doi.org/10.1007/s10750-021-04755-y
Jeppesen, E., Audet, J., Davidson, T. A., Neif, É. M., Cao, Y., Filiz, N., Lauridsen, T. L., Larsen, S. E., Beklioğlu, M., Sh, T. & Søndergaard, M. (2021). Nutrient loading, temperature and heat wave effects on nutrients, oxygen and metabolism in shallow lake mesocosms pre-adapted for 11 years. Water (Switzerland), 13(2), Artikel 127. https://doi.org/10.3390/w13020127
Esposito, C., Nijman, T. P. A., Audet, J., Veraart, A. J., Levi, E. E. & Davidson, T. A. (2021). Patterns and processes of CH4 production and oxidation in different habitats from experimental lakes on a gradient of temperature and nutrients. Abstract fra Shallow Lakes Conference 2021.
Mirasbekov, Y., Zhumakhanova, A., Zhantuyakova, A., Sarkytbayev, K., Malashenkov, D. V., Baishulakova, A., Dashkova, V., Davidson, T. A., Vorobjev, I. A., Jeppesen, E. & Barteneva, N. S. (2021). Semi-automated classification of colonial Microcystis by FlowCAM imaging flow cytometry in mesocosm experiment reveals high heterogeneity during seasonal bloom. Scientific Reports, 11, Artikel 9377. https://doi.org/10.1038/s41598-021-88661-2
Nijman, T. P. A., Davidson, T. A., Weideveld, S. T. J., Audet, J., Esposito, C., Levi, E. E., Ho, A., Lamers, L. P. M., Jeppesen, E. & Veraart, A. J. (2021). Warming and eutrophication interactively drive changes in the methane-oxidizing community of shallow lakes. ISME Communications, 1, Artikel 32. https://doi.org/10.1038/s43705-021-00026-y
Işkın, U., Filiz, N., Yu, C., Machado, É. M. N., Öglü, B., Lauridsen, T. L., Davidson, T. A., Jørgensen, M. S., Tavsanoglu, U. N., Beklioglu, M. & Jeppesen, E. (2020). Impact of Nutrients, Temperatures, and a Heat Wave on Zooplankton Community Structure: An Experimental Approach. Water, 12(12), 1-19. Artikel 3416. https://doi.org/10.3390/w12123416, https://doi.org/10.3390/w12123416
Filiz, N., Işkın, U., Beklioglu, M., Öglü, B., Davidson, T. A., Jørgensen, M. S., Lauridsen, T. L. & Jeppesen, E. (2020). Phytoplankton Community Response to Nutrients, Temperatures, and a Heat Wave in Shallow Lakes: An Experimental Approach. Water, 12(12), Artikel 3394. https://doi.org/10.3390/w12123394
Zhou, Y., Zhou, L., Zhang, Y., Garcia de Souza, J., Podgorski, D. C., Spencer, R. G. M., Jeppesen, E. & Davidson, T. A. (2019). Autochthonous dissolved organic matter potentially fuels methane ebullition from experimental lakes. Water Research, 166, Artikel 115048. https://doi.org/10.1016/j.watres.2019.115048
Zingel, P., Cremona, F., Noges, T., Cao, Y., Neif, E. M., Coppens, J., Iskin, U., Lauridsen, T. L., Davidson, T. A., Sondergaard, M., Beklioglu, M. & Jeppesen, E. (2018). Effects of warming and nutrients on the microbial food web in shallow lake mesocosms. European Journal of Protistology, 64, 1-12. https://doi.org/10.1016/j.ejop.2018.03.001
Zhou, Y., Davidson, T. A., Yao, X., Zhang, Y., Jeppesen, E., Garcia de Souza, J., Wu, H., Shi, K. & Qin, B. (2018). How autochthonous dissolved organic matter responds to eutrophication and climate warming: Evidence from a cross-continental data analysis and experiments. Earth-Science Reviews, 185, 928-937. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2018.08.013
Davidson, T. A., Audet, J., Jeppesen, E., Landkildehus, F., Lauridsen, T. L., Søndergaard, M. & Syväranta, J. (2018). Synergy between nutrients and warming enhances methane ebullition from experimental lakes. Nature Climate Change, 8(2), 156-160. https://doi.org/10.1038/s41558-017-0063-z
Olsen, S., Cao, Y., Florencia Gutierrez, M., Brucet Balmana, S., Landkildehus, F., Lauridsen, T. L., Davidson, T. A., Søndergaard, M., Jeppesen, E. & Risgaard-Petersen, N. (2017). Effect of a nitrogen pulse on ecosystem N processing at different temperatures: A mesocosm experiment with 15NO3 − addition. Freshwater Biology Online, 62(7), 1232-1243. https://doi.org/10.1111/fwb.12940
Audet, J., Machado, É. M. N., Cao, Y., Hoffmann, C. C., Lauridsen, T. L., Larsen, S. E., Sondergaard, M., Jeppesen, E. & Davidson, T. A. (2017). Heat-wave effects on greenhouse gas emissions from shallow lake mesocosms. Freshwater Biology Online, 62(7), 1130-1142. https://doi.org/10.1111/fwb.12930
Cao, Y., Olsen, S., Gutierrez, M. F., Brucet Balmana, S., Davidson, T. A., Li, W., Lauridsen, T. L., Søndergaard, M. & Jeppesen, E. (2017). Temperature effects on periphyton, epiphyton and epipelon under a nitrogen pulse in low-nutrient experimental freshwater lakes. Hydrobiologia, 795(0), 267-279. https://doi.org/10.1007/s10750-017-3140-4
Davidson, T. A., Audet, J., Svenning, J.-C., Lauridsen, T. L., Søndergaard, M., Landkildehus, F., Larsen, S. E. & Jeppesen, E. (2015). Eutrophication effects on greenhouse gas fluxes from shallow lake mesocosms override those of climate warming. Global Change Biology, 21(12), 4449–4463. https://doi.org/10.1111/gcb.13062
Yu, C., Machado, É. M. N., Li, W., Coppens, J., Filiz, N., Lauridsen, T. L., Davidson, T. A., Søndergaard, M. & Jeppesen, E. (2015). Heat wave effects on biomass and vegetative growth of macrophytes after long-term adaptation to different temperatures: a mesocosm study. Climate Research, 66, 265-274. https://doi.org/10.3354/cr01352
Sorf, M., Davidson, T. A., Brucet Balmana, S., Menezes, R., Søndergaard, M., Lauridsen, T. L., Landkildehus, F., Liboriussen, L. & Jeppesen, E. (2015). Zooplankton response to climate warming: a mesocosm experiment at contrasting temperatures and nutrient levels. Hydrobiologia, 742 (1), 185-203. https://doi.org/10.1007/s10750-014-1985-3

Kontakt

Thomas Alexander Davidson

Professor
M
H 1131, 330
P +4587158743
P +4528323301

Eti Ester Levi

AC-medarbejder
M
H 1131, 424

Kan små søer være et stort problem?

Lavvandede søer og moser kan i fremtiden få en langt større negativ rolle for klimaet, end deres størrelse antyder.

Eksperimenterne har omfattet:

  • 2012: Forsøg med simulering af ændret tilførsel af opløst kulstof.
  • 2013: Undersøgelse af klimaeffekter på kvælstofomsætningen med mærket kvælstof.
  • 2014: Som en del af EU-forskningsprojektet MARS, belysning af langsigtede effekter af en ekstrem hedebølge.
  • 2018: Undersøgelse af effekterne af reduceret kvælstoftilførsel.
  • 2021: Som en del af PONDERFUL-projektet, undersøgelse af virkningerne af midlertidig lagdeling.
  • 2023: De langsigtede næringsstofbelastninger blev vendt om for at spore virkningerne af eutrofiering og oligotrofiering ved forskellige temperaturer.

For at isolere mod både høje sommertemperaturer og frost er forsøgskarrene og indløbsvandforsyningen gravet ca. en meter ned. Temperatursensorer, ilt- og pH-sonder registrerer de fysiske forhold i karrene. Foto: Lone Liboriussen ©

Revideret 26.02.2026
-
Else Vihlborg Staalsen