Oto było przerażające... jakby być uwięzionym w płonącym mieście podczas nocnego ataku." Dr Arwyn Edwards nie opisuje wojny, ale niedawny upalny, mglisty dzień na lodowcu Svalbardu, gdzie rekordowe letnie upały przekształciły jego miejsce badań w potok topniejącej wody i spadających skał.
Edwards specjalizuje się w ekologii lodowców — bada życie, które istnieje na, w i wokół lodowców i pokryw lodowych. Po dwudziestu latach badań polarnych zawsze czuł się "spokojny i zrelaksowany" na lodzie. Ale szybkie zmiany klimatyczne podważają to poczucie bezpieczeństwa.
Podczas gdy globalne temperatury jeszcze nie przekroczyły limitu 1,5°C z Porozumienia Paryskiego, Arktyka dawno przekroczyła ten próg. Svalbard ociepla się siedem razy szybciej niż średnia światowa.
Czas ucieka, aby zrozumieć te delikatne ekosystemy — i biliony kosztów związanych z klimatem, które mogą wywołać.
Edwards nazywa badane przez siebie mikroby przystosowane do zimna "strażnikami i prowokatorami upadku Arktyki". Ostatnie badania pokazują, że mikroby żyjące w śniegu i lodzie mogą tworzyć sprzężenia zwrotne przyspieszające topnienie. Ponieważ ponad 70% słodkiej wody Ziemi jest uwięzione w lodzie i śniegu — a miliardy ludzi polegają na rzekach zasilanych przez lodowce — ma to globalne konsekwencje.
Jednak nie wszystkie polarne mikroby pogarszają globalne ocieplenie. Niektóre mogą nawet spowalniać emisje metanu — przynajmniej na razie.
### Zamrożone lasy deszczowe
Do niedawna naukowcy uważali, że arktyczny lód i śnieg są w większości pozbawione życia. Na Longyearbreen, lodowcu niedaleko najbardziej wysuniętego na północ miasta świata, Edwards przekopuje się przez ubiegłoroczny śnieg, aby wyjaśnić, dlaczego to założenie było błędne.
Każdy nowy opad śniegu niesie ze sobą mikroby, a co zaskakujące, mikroby mogą nawet wywoływać formowanie się płatków śniegu. Każdy centymetr sześcienny śniegu lodowcowego zawiera setki do tysięcy żywych komórek — i zazwyczaj cztery razy tyle wirusów — co czyni go równie złożonym jak żyzna gleba. "Organizmy, które tu przetrwały, są niesamowicie zaawansowane", mówi Edwards.
Latem czerwone algi rozkwitają na powierzchni śniegu, pływając w górę i w dół, aby złapać światło słoneczne do fotosyntezy, jednocześnie unikając uszkodzeń przez promieniowanie UV. Gęste zakwity tworzą "arbuzowy śnieg" lub "krwawy śnieg", zjawisko po raz pierwszy odnotowane przez Arystotelesa.
Pod śniegiem łopata Edwardsa uderza w lód lodowcowy — kolejne tętniące życiem środowisko, gdzie mikroby przetrwają ekstremalne zimno, skąpe składniki odżywcze i niekończące się zmiany między arktyczną zimową ciemnością a letnim ciągłym światłem dziennym. "Kiedy patrzę na lodowiec, nie widzę tylko lodu. Widzę... trójwymiarowy bioreaktor", mówi.
W lodzie tkwią ciemne, podobne do gleby fragmenty. Choć niepozorne, te "kryokonity" są często nazywane "zamrożonymi lasami deszczowymi" lodowców. Każda granulka to miniaturowy, samowystarczalny ekosystem, pełen bakterii, grzybów, wirusów, protistów, a nawet maleńkich zwierząt, takich jak niesporczaki i robaki.
Te społeczności mikroorganizmów mogą kształtować globalne procesy, ale Edwards jest sfrustrowany, że wielu glacjologów uważa je za zwykłe "zanieczyszczenia". "Oceanografowie nie traktują ryb w morzu jako zanieczyszczeń", zauważa.
Mikroby w powierzchniowym lodzie i śniegu wytwarzają ciemne pigmenty, aby pochłaniać światło słoneczne i chronić się przed promieniami UV. Wychwytują również pył i szczątki, przyciemniając lód i śnieg — co przyspiesza topnienie, pochłaniając więcej ciepła.
Mikroby na lodzie pochłaniają więcej ciepła, powodując szybsze topnienie — zjawisko zwane "biologicznym przyciemnieniem". Reagują również na globalne zmiany, takie jak zwiększone składniki odżywcze z zanieczyszczeń powietrza, dymu z pożarów lasów lub pyłu z kurczących się lodowców i rozszerzających się suchych terenów. "Chemia pokrywy śnieżnej dziś różni się od czasów przedindustrialnych", mówi Edwards. Rosnące temperatury i dłuższe sezony topnienia, napędzane globalnym ociepleniem, dodatkowo przyspieszają wzrost tych mikroorganizmów przyciemniających lód.
Razem te czynniki tworzą niebezpieczny cykl: mikroby przyciemniają lód, podnosząc temperatury i przyspieszając topnienie, co odsłania więcej bogatych w składniki odżywcze szczątków. Te szczątki napędzają jeszcze większy wzrost mikroorganizmów, dalej przyciemniając powierzchnię.
Każdego lata na południowo-zachodniej pokrywie lodowej Grenlandii tworzy się biologicznie przyciemniony obszar — widoczny z kosmosu i obejmujący co najmniej 100 000 kilometrów kwadratowych. Badanie z 2020 roku wykazało, że mikroby tam przyczyniają się do 4,4–6,0 gigaton odpływu wody roztopowej, co stanowi do 13% całkowitej utraty lodu. Lód Grenlandii zawiera wystarczającą ilość wody, aby podnieść globalny poziom mórz o ponad 7 metrów. Chociaż raporty IPCC uznają te efekty, nie są jeszcze uwzględniane w modelach klimatycznych.
Woda z topniejących lodowców jest kluczowa dla wody pitnej, rolnictwa i hydroenergetyki dla ponad 2 miliardów ludzi w Alpach, Himalajach i Azji Środkowej. Jednak nawet jeśli globalne ocieplenie zostanie ograniczone do celów Porozumienia Paryskiego, połowa tych lodowców zniknie do końca wieku.
### **Metan: ukryte zagrożenie**
Poza przyciemnianiem lodu czyha inne niebezpieczeństwo: metan. W Arktyce lodowce i wieczna zmarzlina uwięziły ogromne podziemne zasoby tego potężnego gazu cieplarnianego. Ale ostatnie badania pokazują, że mikroby rozwijające się pod lodowcami również mogą wytwarzać duże ilości metanu. W miarę jak wieczna zmarzlina topnieje, a lodowce się cofają, nieoczekiwane uwolnienia metanu z głębin stają się coraz większym ryzykiem.
Po drugiej stronie fiordu od Longyearbyen profesor Andy Hodson bada "pingos" — pagórki powstające, gdy pod ciśnieniem woda gruntowa przebija się przez zamarzniętą ziemię. Woda wydobywająca się z tych formacji jest nasycona metanem. Hodson porównuje efekt do lodowców "rozrywających krajobraz i wypychających gaz. Metan sączy się z ziemi wszędzie tam, gdzie płyny uciekają spod wiecznej zmarzliny".
Jakby na zawołanie, nagły bąbel metanu przerywa powierzchnię kałuży pingo. "Nie mówię, że zaraz wybuchnie 50-petagramowa bomba metanowa", mówi Hodson. Ale z arktycznymi sprzężeniami zwrotnymi potencjalnie dodającymi 25–70 bilionów dolarów do kosztów klimatycznych, stawka jest ogromna.
Jednym z powodów, dla których Hodson nie jest zbytnio zaniepokojony tym miejscem, jest odkrycie przez niego mikroorganizmów pochłaniających metan — metanotrofów — żyjących w pingo. "Te mikroby ratują sytuację", mówi. Choć nie zatrzymają emisji wszędzie, bez nich uciekłoby znacznie więcej metanu.
### **"Śmiertelnie chory lodowiec"**
Stojąc na powierzchni Fox...
(Nota: Oryginalny tekst urywa się w połowie zdania, więc zachowałem tę strukturę.)
Na Fonna, lodowcu w centralnym Svalbardzie, Edwards zauważa, że powierzchnia lodu obniżyła się o 4 metry od ubiegłego lata i znacznie skurczyła się od jego pierwszej wizyty w 2011 roku. "Ten lodowiec jest śmiertelnie chory", mówi. "Jest w opiece paliatywnej, a jednak nikogo to nie obchodzi".
Jak wszystkie żywe organizmy, każdy lodowiec ma swój unikalny mikrobiom, czasem zawierający gatunki niespotykane nigdzie indziej. Gdy Edwards bezskutecznie szuka siedliska mikroorganizmów, które badał w zeszłym roku — prawdopodobnie utraconego przez topnienie i erozję — porównuje swoje doświadczenie do biologów raf koralowych obserwujących, jak ich miejsca badań bieleją i umierają. Te zagrożone mikroby śnieżne i lodowe są nie tylko cenne naukowo; mogą też mieć ogromny potencjał ekonomiczny. Ich genetyczne adaptacje do ekstremalnego zimna, ciemności i niskiej zawartości składników odżywczych oferują skarbnicę rozwiązań biotechnologicznych dla medycyny, przemysłu i gospodarki odpadami. Ale w miarę wzrostu globalnych temperatur szybko tracimy szansę na badanie, wykorzystanie i zachowanie tej unikalnej różnorodności biologicznej.
Edwards proponuje międzynarodowe repozytorium do zabezpieczenia mikroorganizmów polarnych — podobne do Globalnego Banku Nasion na Svalbardzie, który przechowuje odmiany roślin w komorach wiecznej zmarzliny. "Kiedy przejdę na emeryturę lub umrę, chcę, żeby to mikrobiologiczne archiwum pozostało jako trwały zasób dla przyszłych pokoleń", mówi, wskazując na rozległy, znikający krajobraz. "Bo oni nie będą mieli tego lodowca, ani tamtego, ani tego dalej".
Wielu odwiedzających przyjeżdża na Svalbard, aby zobaczyć jego spektakularną przyrodę, która — na razie — pozostaje obfita. Podczas rejsu łodzią przez centralny fiord zauważamy ponad 80 białuch. Ale nawet ten kwitnący stado polega na niewidocznych mikrobach: wieloryby jedzą ryby, które żywią się planktonem, który z kolei zależy od morskich mikroorganizmów odżywianych przez składniki odżywcze z pobliskich lodowców — siedlisk częściowo kształtowanych przez mikroby badane przez Edwardsa.
Nordenskiöldbreen, lodowiec w centralnym Svalbardzie. Fotografia: Ben Martynoga
To przypomnienie, że polarne mikroby nie tylko wpływają na topnienie lodu i globalny klimat — podtrzymują całe ekosystemy. Bez nich to bogactwo by zniknęło.
Edwards porównuje swoje częste podróże na Arktykę do odwiedzin u ojca, który cierpiał na otępienie naczyniowe w domu opieki. Każda wizyta ujawniała dalszy upadek. "To stopniowy proces", mówi. "Nie zauważysz strat dzień po dniu".
### **Najczęściej zadawane pytania dotyczące arktycznych lodowców bliskich nieodwracalnego upadku z powodu mikroorganizmów**
#### **Pytania podstawowe**
**1. Co dzieje się z lodowcami arktycznymi?**
Lodowce arktyczne topnieją w coraz szybszym tempie, częściowo z powodu mikroorganizmów, które przyciemniają lód, powodując, że pochłania więcej ciepła i szybciej się topi.
**2. W jaki sposób mikroby przyspieszają topnienie lodowców?**
Mikroby, takie jak algi, rosną na lodzie, przyciemniając go. Ciemniejszy lód pochłania więcej światła słonecznego, zwiększając ciepło i topnienie.
**3. Dlaczego ten upadek uważa się za "nieodwracalny"?**
Gdy lodowce stopią się do pewnego punktu, nie mogą się naturalnie odbudować, prowadząc do trwałej utraty lodu i podnoszenia się poziomu mórz.
**4. Jakie są główne konsekwencje topnienia lodowców arktycznych?**
Wyższy poziom mórz, zaburzone ekosystemy i zmiany globalnych wzorców pogodowych.
**5. Czy ludzie przyczyniają się do tego problemu?**
Tak, zmiany klimatyczne spowodowane emisjami gazów cieplarnianych ocieplają Arktykę, czyniąc lodowce bardziej podatnymi na wzrost mikroorganizmów i topnienie.
---
#### **Pytania zaawansowane**
**6. Które konkretne mikroby powodują szybsze topnienie lodu?**
Głównie algi lodowe i bakterie, które przyciemniają powierzchnię lodowca.
**7. Jak wzrost mikroorganizmów porównuje się z innymi czynnikami topnienia?**
Mikroby wzmacniają topnienie spowodowane globalnym ociepleniem — nie zastępują roli CO₂, ale pogarszają jego efekty.
**8. Czy możemy zatrzymać lub odwrócić topnienie lodu przez mikroby?**
Nie bezpośrednio, ale redukcja globalnych emisji spowalnia ocieplenie, ograniczając wzrost mikroorganizmów i utratę lodu.
**9. Czy istnieją naturalne procesy przeciwdziałające topnieniu przez mikroby?**
Zimowa pokrywa śnieżna może tymczasowo zmniejszyć aktywność mikroorganizmów, ale trendy ocieplenia przeważają nad tym efektem.
**10. Jakie badania są prowadzone, aby rozwiązać ten problem?**
Naukowcy badają wpływ mikroorganizmów, testują sztuczne wybielanie lodu i monitorują cofanie się lodowców, aby przewidzieć przyszłe zmiany.
---
#### **Praktyczne obawy i przykłady**
**11. Jak szybko mogą zniknąć lodowce arktyczne?**
Niektóre mogą zniknąć w ciągu kilkudziesięciu lat, ale całkowita utrata lodu arktycznego może zająć wieki — choć punkty krytyczne mogą nadejść wcześniej.
**12. Czy zatrzymanie emisji uratuje lodowce?**
Spowolniłoby to topnienie, ale część szkód jest już nieodwracalna. Natychmiastowe działanie jest kluczowe, aby zapobiec najgorszym scenariuszom.
