Ocieplenie klimatu stało się oczywistością, jednak naukowcy chcą wiedzieć na ten temat więcej. W tym celu ustanowiono Międzynarodowy Rok Polarny 2007 - 2009, w którego ramach prowadzone będą wielodyscyplinarne badania obszarów polarnych - najbardziej czułych na zmiany wywołane działalnością człowieka.
W roku 2005 na dziewiętnaście stacji antarktycznych jakie dostarczyły dane meteorologiczno - klimatyczne z rejonu Antarktyki, w jedenastu zanotowano wzrost temperatury, zaś w siedmiu - spadek. Na południu kuli ziemskiej sytuacja jest inna niż na północy. Niewątpliwie ociepla się rejon na zachód od Półwyspu Antarktycznego o około 2,5oC w okresie ostatnich 50 lat, co potwierdzają jedne z pierwszych, polskie obserwacje z rejonu stacji Arctowskiego, gdzie średnio rocznie temperatura rośnie od 0,02 do 0,04oC, ale trend ocieplenia zmniejsza się. Ocieplenie dotyczy również dużych obszarów Oceanu Spokojnego w wysokich szerokościach geograficznych. Inna jest sytuacja we wschodniej Antarktyce, gdzie wzrasta ilość opadów i akumulacja śniegu, co w konsekwencji powoduje obniżenie poziomu morza o 0,12 mm w roku. Przybrzeżne stacje wschodniej Antarktyki zasypuje śnieg jak stało się to z rosyjskimi stacjami Mołodziożnoj i Mirnym. Jak wskazują zimowe obrazy satelitarne, w Antarktyce zmniejsza się powierzchnia paku lodowego na zamarzającym morzu wokół kontynentu. Szelf Antarktydy leży głębiej niż w Arktyce. Na razie szelf w Antarktyce nie jest obiektem poszukiwań wiertniczych, na razie obowiązuje wieloletnie moratorium, ze względu na bezpieczeństwo środowiska. Dla platform wiertniczych największym zagrożeniem są góry lodowe (z lodowców szelfowych), których wraz z ociepleniem klimatu w Zachodniej Antarktyce przybywa.
Polacy i El Niño
W Antarktyce - w przeciwieństwie do Arktyki - zmiany klimatu nie pociągają za sobą konsekwencji politycznych, ponieważ jest to obszar Układu Antarktycznego, regulującego sprawy pretensji terytorialnych. Polska, dzięki posiadaniu stacji H. Arctowskiego i zaangażowaniu w badania naukowe, jest pełnoprawnym członkiem tego układu. Obserwowane zmiany klimatyczne mają natomiast wpływ na ten unikatowy w skali świata ekosystem. Obszary wolne od lodu stanowią zaledwie niewielki procent powierzchni Antarktyki i monitorowanie tych ekosystemów pozwala rozpoznać zmiany regionalne i globalne. Rejon Szetlandów Południowych, gdzie leży stacja Arctowskiego, podlega znaczącym zmianom i zmienności, której wahania i trendy rozpoznajemy od 30 lat prowadzenia w tym rejonie stałych obserwacji. Badania nasze wykazały, że istnieje ścisły związek pomiędzy niektórymi fizycznymi i biologicznymi zjawiskami w tym rejonie a zjawiskiem El Niño (ENSO). W przyszłości można spodziewać się znacznych wahań występowania lat ciepłych i zimnych w cyklu kilkuletnim. W okresie kilkudziesięciu lat następować będzie dalszy wzrost średniej temperatury powietrza, głównie w wyniku wzrostu temperatury w zimie. Średnie roczne temperatury gruntu są dodatnie i będą wzrastać podobnie jak powietrza, lecz na większych głębokościach w gruncie. Czas trwania temperatur dodatnich gruntu jest dłuższy niż powietrza, wynosi około 6 miesięcy i będzie się wydłużał. Wzrostowi temperatury powietrza i gruntu będzie towarzyszyć częstsze przechodzenie temperatury gruntu przez 0oC i zmiana fazy wody z płynnej na stałą i odwrotnie co ma zasadnicze konsekwencje dla flory i fauny lądowej.
Lodu mniej
Na lądzie, w rejonie Admiralty Bay, najbardziej widocznym efektem zmian klimatycznych są postępujące procesy deglacjacji. Przewidujemy dalszą recesję lodowców, wytapianie lodu starego z odsłanianych moren i obniżenia się głębokości zalegania zmarzliny. Spowoduje to najpierw uwodnienie, a następnie przesuszenie terenów tundry w strefie przybrzeżnej badanego przez nas poligonu jakim jest Admiralty Bay. Na obszarze przybrzeżnej tundry ma to swoje konsekwencje w składzie, rozwoju i zmianie zespołów roślinności z mszystej na naczyniową. Zmianom składu flory towarzyszyć będą zmiany w składzie mikro- i mezo-fauny lądowej oraz słodkowodnej. Zmienia się - i to dość gwałtownie - bioróżnorodność zespołów gatunków tundry na lądzie. Deglacjacja powoduje zmiany ukształtowania terenu, lodowej linii brzegowej a w konsekwencji - zmiany zlewni i powierzchni Admiralty Bay. Deglacjacji towarzyszy intensyfikacja procesów transportu materii pomiędzy lądem i morzem w obu kierunkach. Wzrasta spływ i zwiew materii mineralnej z lądu, co daje skutki hydrobiologiczne w wodach przybrzeżnych. Zmniejsza się przeźroczystość wód, następują więc zmiany w produkcji pierwotnej i zwiększa się sedymentacja materii mineralnej na dno. Topnienie lodu może uwalniać dawne złoża polichlorków bifenylu (PCBs) i DDT, które trafiły tu przed laty z wiatrem z Ameryki Południowej. W efekcie tego topniejące lodowce mogą być wtórnym źródłem tych substancji uwalnianych do środowiska, co powoduje ponowne jego zanieczyszczenia i ma wpływ na zmiany produkcji pierwotnej. Topnienie starego lodu z lodowców i zmarzliny może powodować uwalnianie z niego do środowiska lądowego i morskiego nieistniejących już szczepów bakterii, czy nie występujących już współcześnie gatunków mikro-flory. Na lądzie, w wyniku wzrostu temperatury i deglacjacji, wzrastać będą obszary wolne od lodu, zwiększy się więc biomasa roślinności w wyniku procesów zasiedlania, sukcesji i rozwoju.
Pazerność człowieka
Liczba pingwinów w tym obszarze zmniejsza się, stąd zmniejszać się będzie również ilość masy fekalnej wynoszonej przez pingwiny na ląd. W ekosystemie tundry nastąpią więc zmiany proporcji biomasy pochodzenia morskiego wynoszonej na ląd (allochtonicznej) i biomasy (autochtonicznej) wzrastającej na obszarach przybrzeżnych podlegających deglacjacji. W niedalekiej przyszłości można spodziewać się w tym rejonie wzrostu liczby uchatek, gdyż schodzą one z północnych obszarów, gdzie brakuje już ich głównego pożywienia - kryla.
W Antarktyce człowiek dokonał ogromnych zmian, szczególną rolę odegrała rabunkowa eksploatacja zasobów żywych. W XIX i początkach XX wieku wytrzebiono uchatki i wieloryby, co spowodowało zmiany w morskim ekosystemie Antarktyki i świata. W drugiej połowie XX w. wzrost połowów ryb a obecnie - kryla wywołała i wywołuje zmiany, których skutki będziemy jeszcze długo obserwować w ekosystemie morskim i lądowym Antarktyki. Dodatkowe zagrożenie niesie rozwijająca się turystyka. Tym zmianom układów troficznych, które się już dokonały w Antarktyce towarzyszą zmiany klimatyczne w skali całej Antarktyki.
Co warto zbadać
Porównanie naszej wiedzy szczegółowej z obu wybranych obszarów Arktyki i Antarktyki ze względu na luki i odmienność zakresu badań obu obszarów i różnice regionalne w obrębie każdego z nich jest możliwe jedynie dla wybranych procesów i zjawisk oraz zespołów i grup gatunków. Uwzględniając powyższe, koordynator tej części projektu zamawianego (S. Rakusa-Suszczewski) uznał za celową realizację następujących zadań badawczych, których wyniki będą stanowić nasz wkład w porównawcze badania rejonów Arktyki i Antarktyki w ramach prac Międzynarodowego Roku Polarnego.
1. Odtworzenie zmian klimatycznych i zlodowacenia w plejstocenie i holocenie, w zapisie osadów dennych jezior Antarktyki Wschodniej (Larsemann Hills ) i Zachodniej (South Shetland Iss.).
2. Wykonanie uzupełnienia mapy rejonu ASPA 128 i nowych obliczeń dla obszarów deglacjacji w latach 2000/1-2006 wywołanych zmianami klimatu w rejonie Szetlandów Południowych
3. Analiza wieloletnich danych temperatury gruntu, wód Zatoki Admiralicji, sezonowych zmian położenia zmarzliny i promieniowania UV jako wskaźników zmian klimatu w rejonie Szetlandów Południowych.
4. Ocena kierunków i wielkości transportu eolicznego soli i biogenów oraz materii mineralnej, w rejonie ASPA 128 (Zatoki Admiralicji).
5. Zróżnicowanie mikroorganizmów, ich wrażliwość na temperaturę i rola w rozkładzie materii organicznej pochodzenia morskiego (guano, makroglony), morskiej Antarktyki i Arktyki.
6. Sukcesja roślinności na przedpolach lodowców w warunkach deglacjacji i ocieplenia klimatu Zachodniej Antarktyki.
7.Porównanie bioróżnorodności zbiorowisk porostów i mchów w zasiedlaniu obszarów Zachodniej i Wschodniej Antarktyki jako wskaźników stanu i zmian warunków środowiska.
8. Rozpoznanie morfofizjologicznych i genetycznych cech gatunków roślin szczególnie ekspansywnych w procesie propagacji i zasiedlania rejonów Antarktyki i porównawczo - Arktyki.
9. Ocena biomasy roślinności w rejonie Zatoki Admiralicji jako wskaźników zmian klimatu, zmian liczebności gatunków zwornikowych (płetwonogich i pingwinów) decydujących o transporcie materii organicznej i biogenów na ląd.
10. Rozpoznanie cykli życiowych flory i fauny w płytkich zbiornikach i na obszarach zasiedlanych w strefie przybrzeżnej Zatoki Admiralicji jako wskaźników zmian klimatycznych
11.Analiza wieloletnich fluktuacji sezonowych i trendów zmian biomasy i różnorodności gatunkowej fitoplanktonu Zatoki Admiralicji na tle zmian i zmienności klimatycznej.
12. Analiza różnorodności mezozooplanktonu Antarktyki i Arktyki, wsparta analizą genetyczną pochodzenia i pokrewieństwa gatunków bipolarnych
13. Rozpoznanie reakcji trofochemicznych (metabolicznych i behawioralnych) u bezkręgowców dennych stanowiących kluczowe gatunki sieci troficznych w Arktyce.
14.Analiza różnorodności gatunkowej kręgowców (ryb i płetwonogich) Zachodniej Antarktyki w oparciu o badania genetyczne.
* w poprzednim numerze zamieściliśmy tekst o badaniach polarnych w Arktyce