2 lata temu

Czy mikroskopijne glony przyspieszają topnienie lodowców?

Zdjęcie przedstawia miasteczko Tasiilaq na Grenlandii

Autor: Christine Zenino

Gdy słyszymy o topniejących lodowcach,  automatycznie kojarzymy te fakty z rosnącą średnią temperaturą na Ziemi. Choć ocieplanie się klimatu wciąż pozostaje głównym wytłumaczeniem tego zjawiska to — jak się okazuje — niejedynym jego powodem.

Zimny odblask

Charakterystyczną cechą lodu jest wysoka wartość albedo, czyli parametru określającego zdolność danej powierzchni do odbijania światła. Im niższa, tym więcej promieni zostaje pochłoniętych przez substancję. Odwrotnie, gdy wartość albedo jest wysoka.

W efekcie śnieg (lód) bardzo dobrze radzi sobie z odbijaniem promieni słonecznych, co łatwo zauważyć w słoneczny dzień podczas białej zimy. Co taka właściwość oznacza w praktyce? Przede wszystkim wysoka wartość albedo sprawia, że większość energii docierającej do nas ze Słońca nie jest pochłaniana, lecz odbijana przez śnieg. Dzięki temu nie topnieje on zbyt szybko.

Ponadto, im więcej białego puchu otula daną powierzchnię, tym niższa staje się jej ogólna wartość albedo. Zaśnieżone tereny trudniej więc nagrzać niż obszary niepokryte zamarzniętą wodą. Cecha ta w skrajnych warunkach może doprowadzić do kompletnego zlodowacenia planety.

Przypuszcza się, że Ziemia wpadła już kiedyś w tego rodzaju pułapkę, gdy pokryta w całości lądolodem (Ziemia-śnieżka) miała tak wysokie albedo, że energia emitowana przez Słońce nie była w stanie roztopić mroźnej powłoki. Wtedy całą sytuację uratowała aktywność wulkaniczna i związany z nią efekt cieplarniany. Dzisiaj zmagamy się jednak z zupełnie odwrotnym problemem.

Ciemny, nagrzewający brud

Pokrywa lodowa na biegunach sukcesywnie topnieje, podnosząc w ten sposób poziom wód w oceanach. Naturalnie kojarzymy ten fakt ze wzrastającą średnią temperaturą atmosfery na naszej planecie. Jednak wbrew pozorom nie jest to jedyny czynnik przyczyniający się do kurczenia się warstwy lodu. W zrozumieniu problemu równie ważne okazuje się uwzględnienie albedo.

Znajdujące się na powierzchni lodu brud oraz różnego rodzaju pyły zmniejszają jego zdolność do odbijania promieni słonecznych, przyspieszając proces topnienia. Zjawisko to znane jest już od dawna. Niestety większość dotychczasowych badań skupiała się na wpływie martwych (abiotycznych) cząsteczek, pomijając znaczenie dla zmian albedo żyjących na lodzie mikroorganizmów.

Choć jest to zaskakujące, to niektóre jednokomórkowe glony są w stanie żyć w tak trudnych i mroźnych warunkach. Niedawno opublikowane badania grupy naukowców z kilku różnych krajów i instytucji wzięły pod lupę znaczenie tych organizmów dla topnienia pokrywy lodowej w Grenlandii. Wyniki okazały się zaskakujące.

Zdjęcie przedstawia widok z lotu ptaka na teren badań. Całość obszaru pokryta jest lodem. W prawej części zdjęcia widoczne są pomarańczowe punkty (prawdopodobnie namioty badaczy).

Widok na teren badań naukowców. Zdjęcie zrobiono przy pomocy drona. Autor: Jason Box/Jonathan Ryan

Ekspedycja badawcza na południowy zachód Grenlandii rozpoczęła się latem 2014 roku. Naukowcy przez niecałe dwa miesiące mieszkali w obozowisku. Celem było zbadanie mieszczącej się tam pokrywy lodowej oraz zależności między ilością żyjących na jej powierzchni mikroorganizmów a wartością albedo.

Z wybranych fragmentów lodu pobierali próbki glonów do analizy ich biologii i wielkości populacji. Jednocześnie, przy pomocy przenośnego albedometru mierzyli codziennie zdolność badanego lodu do odbijania promieni świetlnych.

Niedocenione glony

Dzięki zdobytym informacjom naukowcy odkryli, że wraz ze wzrostem populacji glonów żyjących na śniegu spadało jego albedo. Zgodnie z szacunkami mogą być one odpowiedzialne za od 5 do 10 procent całkowitego topnienia lodu w czasie lata. Mikroorganizmy okazały się obniżać wartość albedo w znacznie większym stopniu niż inne substancje nieożywione.

Mało tego, glony zdały się najważniejszą przyczyną całego zjawiska, odpowiadając za 70% zmienności współczynnika odbicia światła. Inne źródła takich zmian związane były z upływem czasu i opadami deszczu. Zaskakujące było jednak to, że znajdujące się w niewielkiej ilość na pokrywie lodowej pyły oraz inne substancje nieożywione wpływały w bardzo znikomym (pomijalnym) stopniu na wartość albedo.

Zdjęcie podzielone na pięć segmentów: A, B, C, D, E. Segment A ilustruje śnieg na miejscu badań. Pokryty jest on warstwą glonów przypominających zwykły brud. Segmenty od B do E pokazują wydobyte z lodu jednokomórkowe glony w różnych stadiach rozwoju. Ich wnętrze jest wyraźnie ciemne.

Żyjące na powierzchni lodu organizmy widoczne są gołym okiem jako warstwa śniadego brudu (A). Zmniejsza to ilość odbijanego światła, przyspieszając w ten sposób proces topnienia. Ciemna barwa żyjących na śniegu glonów (widocznych pod mikroskopem B-E), wynika z obecności pigmentu chroniącego przed szkodliwym działaniem UV. Autor: M. Stibal i in.

Ważną cechą żyjących na śniegu glonów jest produkcja ciemnego pigmentu, który chroni je przed szkodliwym działaniem ultrafioletu (UV). To właśnie on, pochłaniając promieniowanie słoneczne, przyczynia się do spadku albedo. Także dzięki niemu glony widoczne są na śniegu jako z pozoru zwykły brud. Co ciekawe, również dzięki niemu oblepione mikroorganizmami futro niedźwiedzi polarnych nabiera nieraz szarego, zamiast białego koloru.

Wyniki badań na Grenlandii przyniosły więc szereg ważnych informacji. Wprawdzie trudno na ich podstawie przewidywać przyszłość, jeśli jednak populacja glonów na pokrywach lodowych będzie się zwiększała, to możemy oczekiwać przyspieszenia ich topnienia.

W tym miejscu trzeba też zwrócić uwagę na możliwy “efekt śnieżnej kuli”. Im niższe albedo lodowców, tym wyższa temperatura i dogodniejsze warunki dla rozwoju mikroorganizmów.

W odróżnieniu od zwykłego pyłu i innych czynników abiotycznych rozwój glonów zależy ściśle od dostępnych zasobów i realiów środowiska.  Niewykluczone, że w przyszłości kontrolując ich populację, będziemy w stanie przeciwdziałać topnieniu pokryw lodowych.