Wpływ spowodowanego zmianami klimatu rozmarzania wiecznej zmarzliny na ekosystemy arktyczne
Zasoby węgla (C) w wiecznej zmarzlinie są niemal dwukrotnie większe niż w atmosferze i stanowią około 50 % wszystkich zasobów węgla na świecie. W wyniku zachodzących obecnie zmian klimatycznych następuje ogrzewanie tych obszarów oraz degradacja wiecznej zmarzliny, a w konsekwencji zmianie ulega sposób funkcjonowania lokalnych ekosystemów. Rozmrażanie uwalnia materię organiczną, która przez wiele stuleci znajdowała się w zamarzniętych glebach. W wyniku rozkładu materii organicznej przez mikroorganizmy do atmosfery uwalniane są dwutlenek węgla (CO2), metan (CH4) oraz podtlenek azotu, które przyspieszają proces zmian klimatycznych. Ponadto zmiany rodzajów i funkcjonowania ekosystemów mogą w jeszcze większym stopniu wpływać na te przemiany. Ocieplanie klimatu stanowi przyczynę dramatycznych zmian bilansu azotowego (N) i węglowego (C) w ekosystemach arktycznych i wysokogórskich. Większość przeprowadzonych dotychczas badań dotyczących wpływu zmian klimatycznych na ekosystemy arktyczne obejmowała skutki rozmarzania wiecznej zmarzliny oraz bezpośrednie konsekwencje tego procesu.
Wzrost konsumpcji metanu
Finansowany przez Unię Europejską projekt PERMTHAW, realizowany dzięki wsparciu z działania „Maria Skłodowska-Curie”, zajął się uzupełnieniem braków w wiedzy naukowej poprzez badanie procesu powstawania nowych ekosystemów na terenach dawnej wiecznej zmarzliny oraz podjęcie próby prognozowania wpływu zmian klimatu na te ziemie w perspektywie kilku dekad. „Aby lepiej zrozumieć, co nas czeka w przyszłości, musimy dobrze zrozumieć to, w jaki sposób ekosystemy mogą zareagować na przyszłe zmiany”, twierdzi koordynator projektu Mats Björkman. Badacze skupili się na analizie zmian obiegów węgla i azotu w ekosystemach następujących w wyniku rozmarzania wiecznej zmarzliny. „Dzięki wykorzystaniu naturalnie występującego gradientu wiecznej zmarzliny w subarktycznej części Szwecji byliśmy w stanie skupić się na badaniu zmian zachodzących w wyniku degradacji wiecznej zmarzliny w perspektywie długoterminowej”, wyjaśnia Björkman. Prace naukowców doprowadziły do odkrycia zjawiska, które przeczy jednemu z podkreślanych najczęściej wniosków dotyczących reakcji Arktyki na zmiany klimatu – zwiększonej konsumpcji metanu w glebach powierzchniowych. „Po powstaniu ekosystemu zastępującego dotychczasową wieczną zmarzlinę obserwujemy wzrost liczebności metanotrofów – mikroorganizmów zdolnych do metabolizowania metanu, a także wysychanie powierzchni gleby. Oznacza to, że tego rodzaju ekosystem przestaje być źródłem metanu trafiającego do atmosfery – zamiast tego gaz jest aktywnie pochłaniany przez ekosystem”, zauważa Björkman.
Zmieniony ekosystem
Naukowcy zaobserwowali zmiany w rodzajach zbiorowisk roślinnych występujących na tych terenach, między innymi rozrost krzewów, a także zmiany w zbiorowiskach mikrobiologicznych, które przekładają się na obieg węgla oraz składników pokarmowych w obserwowanych ekosystemach. Najpoważniejsze zmiany zachodzą w wyniku rozmarzania wiecznej zmarzliny, które w powiązaniu z innymi zmianami występującymi w lokalnych ekosystemach mogą stanowić zagrożenie dla ludzi żyjących na tych terenach oraz ich sposobów życia – do zagrożonych grup należą między innymi hodujący renifery Lapończycy, w przypadku których zmiany klimatu stanowią poważne zagrożenie dla ich kultury i źródeł utrzymania. Badacze skupieni wokół projektu PERMTHAW podkreślają, że w następstwie rozmarzania wiecznej zmarzliny ekosystem może zareagować na różne sposoby. „Zarówno naukowcy, jak i media często podkreślają druzgocący wzrost emisji węgla, głównie w postaci metanu i dwutlenku węgla, który nastąpi w wielu regionach. Dotychczas przeprowadzono jednak niewiele badań dotyczących terenów, które w rzeczywistości zmienią się w pochłaniacze tych gazów cieplarnianych”, zauważa Björkman. Realizowany projekt poprawi stan naszej wiedzy na temat zmian, jakie nastąpią w krajobrazie Arktyki i rejonów subarktycznych w wyniku ocieplania klimatu, umożliwiając społeczeństwom żyjącym na północy lepsze przystosowanie się do nadchodzących zmian.
Słowa kluczowe
PERMTHAW, ekosystem, wieczna zmarzlina, gleba, metan (CH4), Arktyka, węgiel (C), metanotrof, dwutlenek węgla (CO2), azot (N)
