Nowe badanie podkreśla znaczący wpływ bezprecedensowych fal upałów na Antarktydzie, które występują nawet w miesiącach zimowych. Te ekstremalne temperatury, będące wynikiem zmiany klimatu, nie tylko topnieją lodowce i niszczą dziką przyrodę, w szczególności mikroorganizmy, ale także bezkręgowceale także stwarzają wyzwania dla gatunek przystosowane do ekstremalnie zimnych i suchych warunków. Badanie podkreśla szerokie konsekwencje ekologiczne oraz pilną potrzebę monitorowania i zrozumienia tych zjawisk, ponieważ mają one konsekwencje daleko poza kontynentem.
Lato 2024 będzie najgorętszym w historii w wielu miastach w USA i na świecie. Co ciekawe, nawet Antarktyda doświadczyła niezwykle wysokich temperatur podczas szczytu zimowego, a na niektórych obszarach temperatura była o ponad 50°F wyższa od typowych temperatur lipcowych.
W badaniu opublikowanym w czasopiśmie Przyszłość Zieminaukowcy, w tym badacze z Uniwersytetu Kolorado w Boulder, ujawnili, w jaki sposób fale upałów, szczególnie te występujące w zimnych porach roku na Antarktydzie, mogą wpływać na żyjące tam zwierzęta. Badanie pokazuje, jak ekstremalne zjawiska pogodowe nasilone przez zmianę klimatu mogą mieć głębokie konsekwencje dla delikatnych ekosystemów kontynentu.
Rekordowa fala upałów w 2022 r
W marcu 2022 r. najbardziej intensywna fala upałów, jaką kiedykolwiek zarejestrowano na Ziemi, nawiedziła Antarktydę, gdy organizmy w południowym regionie przygotowywały się na nadchodzącą długą i surową zimę. Ekstremalne warunki pogodowe podniosły temperaturę w niektórych częściach Antarktydy do ponad 70°F powyżej średniej, topiąc lodowce i śnieg nawet w suchych dolinach McMurdo, jednym z najzimniejszych i najsuchszych regionów planety.
W ramach projektu długoterminowych badań ekologicznych (LTER) na Antarktydzie zespół badawczy odkrył, że nieoczekiwane topnienie, po którym nastąpiło szybkie ponowne zamarznięcie, prawdopodobnie zakłóciło cykle życiowe wielu organizmów i zabiło duży połać niektórych bezkręgowców w suchych dolinach McMurdo .
„Ważne jest, abyśmy zwracali uwagę na te sygnały, nawet jeśli pochodzą od mikroskopijnych organizmów żyjących w glebie pustyni polarnej” – powiedział Michael Gooseff, starszy autor artykułu i profesor na Wydziale Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektonicznej na Uniwersytecie Kalifornijskim Otoczak. „Wcześnie reagują na zmiany, które mogą objąć większe organizmy, krajobraz, a nawet nas, daleko od Antarktydy”.
Kiedy Gooseff przybył na Antarktydę w listopadzie 2021 r., kontynent wyglądał podobnie jak przez ostatnie dwie dekady. Jako członek Instytutu Badań Arktycznych i Alpejskich (INSTAAR) Gooseff przez ostatnią dekadę kierował LTER w McMurdo Dry Valleys, projekcie finansowanym przez National Science Foundation. Niemal każdego lata na Antarktydzie podróżuje do południowego regionu, aby badać tamtejszy ekosystem i to, jak organizmy radzą sobie w ekstremalnych warunkach środowiskowych.
Chociaż większość zwierząt nie toleruje suszy i zimna panującego w tym regionie, na tej zamarzniętej pustyni świetnie radzą sobie niektóre drobnoustroje i bezkręgowce, w tym glisty i niedźwiedzie wodne. Niedźwiedzie wodne, czyli niesporczaki, to małe, ośmionożne zwierzęta o długości od 0,002 do 0,05 cala. Potrafią przetrwać ekstremalne warunki – tak zimne jak -328°F i tak gorące jak 300°F – które zabiłyby większość innych form życia.
Monitorowanie i adaptacja gatunków rodzimych
W 2022 roku wszyscy członkowie zespołu ekspedycji polarnej opuścili kontynent w lutym, przed zakończeniem antarktycznego lata. Miesiąc później Antarktyda doświadczyła najbardziej ekstremalnej fali upałów w historii, spowodowanej intensywną burzą zwaną rzeką atmosferyczną, która transportowała wilgotne powietrze na duże odległości do obszaru polarnego.
Czujniki zespołu w suchych dolinach McMurdo zarejestrowały temperaturę powietrza, która w marcu zwykle oscyluje wokół -4°F, wzrastając powyżej zera i przekraczając średnią o 45°F.
Zdjęcia satelitarne i pomiary wyładowań strumieniowych wykazały, że nagłe ocieplenie zwilżyło glebę dolin ponad dwa miesiące po szczycie letnich roztopów, w czasie, gdy ląd jest zazwyczaj suchy.
W ciągu dwóch dni, gdy minęła fala upałów, temperatura gwałtownie spadła, a gleba zamarzła. Wydarzenie to miało miejsce w krytycznym okresie przejściowym, kiedy organizmy chowają się i przygotowują na ciemną, mroźną zimę. Gooseff i jego koledzy byli ciekawi, jak reagują zwierzęta w dolinach.
„Te zwierzęta inwestują znaczną ilość energii w przygotowania i wyłączanie się na zimę” – powiedział Gooseff. „Kiedy następnego lata zacznie się robić ciepło, rośliny zużywają energię, aby ponownie stać się aktywne. Jedną z naszych głównych obaw związanych z nietypowymi zjawiskami pogodowymi, takimi jak fala upałów, jest to, że zwierzęta te mogą zacząć zużywać znacznie więcej energii, myśląc, że jest lato, ale dwa dni później będą musiały ponownie się wyłączyć. Ile razy mogą przejść przez ten cykl, zanim wyczerpią swoje rezerwy energii?”
Wraz z zespołem wrócił na Antarktydę następnego lata, w grudniu 2022 r. Pobrali próbki gleby i porównali organizmy żyjące na obszarach, które stały się mokre, z organizmami, które pozostały suche podczas fali upałów.
Zaobserwowali 50% spadek populacji Scottnema, glisty pospolitej, na obszarach podmokłych. Scottnema jest przystosowana do ekstremalnie zimnego i suchego klimatu.
„Fala upałów sprawiła, że otoczenie wydawało się wystarczająco ciepłe, aby zamoczyć rzeczy, powodując fałszywy początek lata. Część biologii reagującej na te temperatury może zostać przez to poważnie zakłócona” – powiedział Gooseff.
Gwałtowne wahania pogody pomiędzy skrajnymi warunkami pogodowymi mogą nieproporcjonalnie wpłynąć na wrażliwe gatunki, takie jak Scottnema, ale mogą mieć znacznie mniejszy wpływ na inne zwierzęta, takie jak niesporczaki. Stworzenia te mają wyższą tolerancję na wilgoć, co pozwala im rozmnażać się w miarę jak środowisko staje się bardziej wilgotne.
Bieżące badania i globalne implikacje
„Zmiany gatunków występujących w glebie i wielkości populacji mogą mieć poważny wpływ na sieć pokarmową ekosystemu i obieg składników odżywczych” – powiedział Gooseff.
Poprzednie badania wykazały, że Scottnema odpowiada za około 10% węgla przetwarzanego w ekosystemie glebowym Dry Valleys.
Ponieważ zmiany klimatyczne zaostrzają ekstremalne zjawiska pogodowe na Antarktydzie, wpływają one również na większe gatunki. Na przykład latem 2013 r. niezwykłe opady deszczu wzdłuż wybrzeża Adélie na Antarktydzie Wschodniej spowodowały śmierć wszystkich piskląt pingwinów Adélie w regionie. W lipcu temperatury w niektórych częściach Antarktydy Wschodniej wzrosły do 50°F powyżej zwykłej średniej zimowej.
Gooseff i jego zespół planują kontynuować dokumentowanie ekstremalnych zjawisk pogodowych i ich wpływu na ekosystem Antarktyki.
To, co dzieje się na Antarktydzie, nie zostaje na Antarktydzie, powiedział Gooseff.
„Utrata szelfów lodowych ma dość dramatyczny wpływ na bilans mas naszych oceanów i wpływa na nas nawet tysiące mil stąd”.
Odniesienie: „Reakcja lądowego ekosystemu polarnego na anomalię pogodową na Antarktydzie w marcu 2022 r.”, autorzy: JE Barrett, Byron J. Adams, Peter T. Doran, Hilary A. Dugan, Krista F. Myers, Mark R. Salvatore, Sarah N. Power , Meredith D. Snyder, Anna T. Wright i Michael N. Gooseff, 31 lipca 2024 r., Przyszłość Ziemi.
DOI: 10.1029/2023EF004306
