Lato 2024 r. jest na dobrej drodze, aby stać się najcieplejszym w historii dla setek miast w USA i na świecie. Nawet na Antarktydzie, w szczycie zimy, ekstremalne upały podniosły temperatury w częściach kontynentu o ponad 50°F powyżej normy lipcowej.
W badaniu opublikowanym 31 lipca w czasopiśmie Earth's Future naukowcy, w tym badacze z University of Colorado Boulder, ujawnili, jak fale upałów, zwłaszcza te występujące w zimnych porach roku na Antarktydzie, mogą wpływać na żyjące tam zwierzęta. Badania ilustrują, jak ekstremalne zjawiska pogodowe nasilone przez zmiany klimatu mogą mieć głębokie implikacje dla delikatnych ekosystemów kontynentu.
W marcu 2022 r. Antarktydę nawiedziła najsilniejsza fala upałów, jaką kiedykolwiek odnotowano na Ziemi, w momencie, gdy organizmy w regionie południowym przygotowywały się na długą, surową zimę. Ekstremalne warunki pogodowe podniosły temperatury w niektórych częściach Antarktydy do ponad 70°F powyżej średniej, powodując topnienie lodowców i śniegu nawet w McMurdo Dry Valleys, jednym z najzimniejszych i najsuchszych regionów planety.
Zespół badawczy, działający w ramach długoterminowego projektu badawczego LTER (Long-Term Ecological Research) na Antarktydzie, odkrył, że nieoczekiwane topnienie, a następnie gwałtowne ponowne zamarznięcie prawdopodobnie zakłóciło cykle życiowe wielu organizmów i doprowadziło do wyginięcia dużej grupy bezkręgowców w suchych dolinach McMurdo.
„Ważne jest, abyśmy zwracali uwagę na te sygnały, nawet jeśli pochodzą od mikroskopijnych organizmów w glebie na pustyni polarnej” — powiedział Michael Gooseff, starszy autor artykułu i profesor na Wydziale Inżynierii Lądowej, Środowiskowej i Architektonicznej na Uniwersytecie Kolorado w Boulder. „Są one pierwszymi respondentami zmian, które mogą mieć wpływ na większe organizmy, krajobraz, a nawet na nas, daleko od Antarktydy”.
Kiedy Gooseff przybył na Antarktydę w listopadzie 2021 r., kontynent wyglądał bardzo podobnie do tego, jak wyglądał przez ostatnie dwie dekady. Jako członek Institute of Arctic and Alpine Research (INSTAAR), Gooseff kierował LTER w McMurdo Dry Valleys, projektem finansowanym przez National Science Foundation, przez ostatnią dekadę. Prawie każdego lata na Antarktydzie podróżuje do regionu południowego, aby badać jego ekosystem i to, jak organizmy przetrwają w ekstremalnych warunkach środowiskowych.
Podczas gdy większość zwierząt nie toleruje suchości i zimna tego regionu, niektóre mikroby i bezkręgowce, w tym glisty i niedźwiedzie wodne, dobrze sobie radzą na tej mroźnej pustyni. Niedźwiedzie wodne, czyli tardigrady, to maleńkie, 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.
W 2022 r. wszyscy członkowie zespołu ekspedycji polarnej opuścili kontynent w lutym, zanim skończyło się antarktyczne lato. Miesiąc później Antarktyda doświadczyła najbardziej ekstremalnej fali upałów w historii, spowodowanej intensywną burzą znaną jako rzeka atmosferyczna, która transportowała wilgotne powietrze na duże odległości do regionu polarnego.
Czujniki zespołu w suchych dolinach McMurdo odnotowały temperaturę powietrza, która w marcu zwykle wynosi około -4°F, wzrastając powyżej zera i przekraczając średnią o 45°F.
Zdjęcia satelitarne i pomiary przepływu wody w rzekach wykazały, że nagłe ocieplenie spowodowało zwilżenie gleby w dolinach ponad dwa miesiące po szczytowej letniej odwilży, w okresie, gdy ziemia jest zazwyczaj sucha.
Dwa dni po przejściu fali upałów temperatury gwałtownie spadły, a gleba zamarzła. Wydarzenie to miało miejsce w krytycznym okresie przejściowym, kiedy organizmy kucają i przygotowują się na ciemną, zimną zimę. Gooseff i jego współpracownicy byli ciekawi, jak zareagowały zwierzęta w dolinach.
„Te zwierzęta inwestują znaczną ilość energii w przygotowanie się i wyłączenie na zimę” — powiedział Gooseff. „Kiedy następnego lata zaczyna się robić cieplej, zużywają energię, aby znów stać się aktywnymi. Jednym z naszych głównych zmartwień związanych z nietypowymi zjawiskami pogodowymi, takimi jak ta fala upałów, jest to, że te zwierzęta mogą zacząć zużywać znacznie więcej energii, myśląc, że jest lato, tylko po to, aby znów wyłączyć się dwa dni później. Ile razy mogą przejść przez ten cykl, zanim wyczerpią swoje rezerwy energii?”
On i zespół wrócili na Antarktydę następnego lata, w grudniu 2022 r. Pobrali próbki gleby i porównali organizmy żyjące na obszarach, które stały się mokre, z tymi, które pozostały suche podczas fali upałów.
Zaobserwowali 50% spadek populacji Scottnema, powszechnego nicienia, na obszarach, które stały się mokre. Scottnema jest przystosowana do ekstremalnie zimnego i suchego klimatu.
„Fala upałów sprawiła, że środowisko wydawało się wystarczająco ciepłe, aby rzeczy mogły się zamoczyć, co spowodowało fałszywy początek lata. Część biologii reagującej na te temperatury może zostać poważnie zaburzona przez to” – powiedział Gooseff.
Gwałtowne wahania między ekstremami pogody mogą nieproporcjonalnie wpływać na wrażliwe gatunki, takie jak Scottnema, ale mogą mieć znacznie mniejszy wpływ na inne zwierzęta, takie jak tardigrady. Te stworzenia mają wyższą tolerancję na wilgoć, co pozwala im się rozmnażać, gdy środowisko staje się bardziej wilgotne.
„Zmiany w tym, jakie gatunki występują w glebie i jak duże są populacje, mogą mieć ogromny wpływ na sieć pokarmową i obieg składników odżywczych w ekosystemie” – powiedział Gooseff.
Poprzednie badania wykazały, że Scottnema odpowiada za około 10% węgla przetwarzanego w ekosystemie glebowym Dolin Suchych.
Ponieważ zmiany klimatyczne zaostrzają ekstremalne zjawiska pogodowe na Antarktydzie, dotykają również większe gatunki. Na przykład latem 2013 r. niezwykłe opady deszczu wzdłuż wybrzeża Adeli we wschodniej Antarktydzie zabiły wszystkie pisklęta pingwinów Adeli w tym regionie. W lipcu temperatury w niektórych częściach wschodniej Antarktydy wzrosły nawet o 50 °F powyżej średniej zimowej.
Gooseff i jego zespół planują kontynuować dokumentowanie ekstremalnych zjawisk pogodowych i ich wpływu na ekosystem Antarktydy.
Gooseff powiedział, że to, co dzieje się na Antarktydzie, nie pozostaje na Antarktydzie.
„Utrata szelfów lodowych ma dość dramatyczny wpływ na bilans masy naszych oceanów i dotyka nas nawet tysiące mil stąd”.