Zmiany klimatu w Arktyce z perspektywy małych krzewinek. "Jeśli chcesz poznać drzewo - myśl jak drzewo"

"Lodowce topnieją, ale przyroda nie lubi próżni, stąd coś ciekawego zaczyna się dziać na ich przedpolu" - pisze Agata Buchwał, doktor Nauk o Ziemi z Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu. Badaczka tundry od dekady obserwuje małe rośliny drzewiaste na Spitsbergenie i analizuje, co mówią nam one o zmieniającym się klimacie.

Gazeta.pl rozpoczęła współpracę z naukowcami z Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu. Korzystając z wiedzy ekspertów, chcemy pokazywać, jak zmiany klimatu wyglądają z bliska, z perspektywy tych, którzy ich badaniom poświęcili swoją karierę zawodową. Na stronie Zielona.gazeta.pl powstała dedykowana sekcja, w której publikowane będą autorskie materiały w ramach akcji "Klimat z bliska".

Pewnie większość z nas, słysząc hasło zmian klimatu w Arktyce, buduje w swojej wyobraźni obraz cofającego się i cieniejącego lodowca. Jest to w istocie obraz prawdziwy i jakże dobitnie przemawiający do nas podczas corocznych wizyt w Arktyce swoim surowym i coraz mniej pokrytym lodem krajobrazem. Pokazując studentom dwa zdjęcia porównawcze tego samego lodowca zlokalizowanego w sąsiedztwie Naszej Stacji Polarnej UAM na Spitsbergenie słyszę często jedno pytanie: czy to się dzieję naprawdę? Dwa zdjęcia, ten sam lodowiec, a lodu mniej, znacznie mniej tego samego lodowca. Nie tylko lód jednak zmienia się rytmie dyktowanym przez rosnącą temperaturę. Wrażliwa na klimat jest także arktyczna roślinność, która pomimo skromnych rozmiarów potrafi izolować przemarznięty grunt od coraz cieplejszego powietrza.

Zobacz wideo Małecki: Arktyka zmienia się bardzo szybko. Nic nie dzieje się bez przyczyny

Arktyka i krzewinki. "Myśl jak drzewo"

Osobiście mam okazję obserwować zmiany jakie zachodzą w Arktyce od roku 2007, w którym to pierwszy raz moja noga dotknęła Spitsbergenu. Lodowce topnieją, ale przyroda nie lubi próżni, stąd coś ciekawego zaczyna się dziać na ich przedpolu. Na tereny pozbawione lodu wkracza roślinność tundrowa, krzewinki arktyczne, czyli miniaturowe rośliny drzewiaste, które, podobnie do naszych drzew, wykształcają roczne słoje przyrostowe.

Słoje przyrostowe wierzby polarnej z centralnego SpitsbergenuSłoje przyrostowe wierzby polarnej z centralnego Spitsbergenu Fot. Agata Buchwał

Od ponad dekady próbuję odczytać, co takiego na temat zmian klimatu krzewinki zapisują poprzez szerokość swoich słojów. I mogłoby się wydawać, upraszczając, że skoro lodowce są na pozycji przegranej w starciu z ociepleniem, to krzewinki są na pozycji wygranej i Arktyka szybko może się zazielenić. Jednak, jak to w życiu bywa, sprawy lubią się komplikować. Zmiany nie idą w kierunku większej połaci zielonego (patrz: rozrastające się rośliny) kosztem koloru białego (patrz: kurczące się lodowce). Wszystko dlatego, że zmiany klimatu nie tylko postępują, ale wręcz szarżują w arktycznych ekosystemach. A organizmy żywe, w tym rośliny, potrzebują czasu na adaptację do nowych warunków. Nawet tych cieplejszych, tylko pozornie bardziej sprzyjających ich życiu i funkcjonowaniu.

Przenieśmy się zatem na daleką Północ, do Arktyki i żeby może nieco lepiej zrozumieć warunki klimatyczne jakie w niej panują, zamieńmy się na chwilę w roślinę - tak, w małą karłowatą krzewinkę rosnącą na tundrze. "Jeśli chcesz poznać drzewo - myśl jak drzewo" - tak mówił nestor europejskiej (i nie tylko) dendrochronologii, nauki badającej słoje przyrostowe roślin, profesor Fritz Schweingruber, którego miałam okazję poznać na rocznym stażu podoktorskim w Szwajcarii w latach 2010-2011. Parafrazując mistrza, pomyślmy przez chwilę jak krzewinka rosnąca na tundrze!

Tundrowy krajobraz centralnego SpitsbergenuTundrowy krajobraz centralnego Spitsbergenu Fot. Agata Buchwał

Zima

Jesteśmy na Spitsbergenie, nieco ponad 1000 km od bieguna Północnego. Trwa polarna zima, czyli najdłuższy i wciąż mało zbadany okres w roku pod względem życia roślin na dalekiej Północy. Jest ciemno (noc polarna trwa od końca października do końca lutego) i zimno - tak do minus trzydziestu stopni Celsjusza. Karłowate drzewa na tundrze leżą pod pokrywą śnieżną, wcale nie tak grubą lub wręcz znikomą, bo obszary polarne są najczęściej znacznie bardziej suche i wietrzne niż Polska.

Ocieplenie w Arktyce sprawia także, że w ostatnich latach coraz częściej pada tam zimowy deszcz, który zamarzając w zetknięciu z wyziębioną powierzchnią pokrywa rośliny i glebę grubą warstwą lodu. Mamy wtedy do czynienia z tzw. procesami opadu deszczu na śnieg (ang. rain-on-snow), które skutecznie komplikują życie roślin na tundrze i eksponują je na działanie niekorzystnych warunków atmosferycznych. To taka ‘zimna Zośka’ tylko trwająca nie kilka dni, lecz kilka tygodni, z naprzemiennymi okresami tajania i zamarzania wody i śniegu. Zima w końcu się jednak kończy.

Lato

Po bardzo krótkim okresie przejściowym nadchodzi arktyczne lato podczas którego słońce nie zachodzi. Na tundrze krzewinki wyrastają nie wyżej niż owocujące w Polsce truskawki, bo średnio na wysokość 10-15 cm, ale ich długowieczność znacznie nasze rodzime byliny przewyższa (niektóre zbadane przez nas okazy wierzby polarnej ze Spitsbergenu mają ponad 100 lat przy wysokości ledwie 10 centymetrów!).

Krzewinka tundrowa - wierzba polarna - z centralnego SpitsbergenuKrzewinka tundrowa - wierzba polarna - z centralnego Spitsbergenu Fot. Agata Buchwał

Podczas bezchmurnej pogody niezachodzące podczas dnia polarnego słońce oświetla roślinność z każdej strony niebieskiego widnokręgu. Przy gruncie, kiedy nie ma wiatru, jest bardzo przyjemnie, a nawet zbyt przyjemnie jak dla rośliny przystosowanej do życia w surowych warunkach klimatycznych. W rekordowo ciepłe lato 2020 roku w sąsiedztwie krzewinek tundrowych, których wzrost w centralnej części Spitsbergenu monitorujemy od dekady, odnotowaliśmy przy gruncie 23,3 stopnia Celsjusza. Można by zażartować, że to znacznie cieplej niż w lipcu nad Bałtykiem. I choć to pomiar punktowy, tj. pochodzący z jednego ekstremalnie ciepłego arktycznego dnia, to na tle wielolecia lina trendu nie zwalnia, a rośnie już coraz mniej liniowo, a bardziej wykładniczo - robi się cieplej coraz szybciej. Już teraz na kontynencie, w strefie tajgi, a więc tam gdzie rosną ‘pełnowymairowe’ drzewa, na Syberii, płoną wielkie połacie lasów. Obalamy więc mity: na północy coraz częściej jest za ciepło i za sucho, szczególnie dla roślin, które zakotwiczone korzeniami w glebie nie będą migrować do chłodniejszych enklaw.

I co z tego wynika?

Tundra wraz z tajgą (czyli północnym lasem zwanym borealnym) porastają największy rezerwuar węgla, który po uwolnieniu do atmosfery mógłby przyspieszać ocieplenie klimatu. Rezerwuarem tym jest wieloletnia zmarzlina, czyli grunt przemarznięty nawet latem, wraz z zagrzebaną w niej materią organiczną (łącznie z pozostałościami mamutów!). Tego węgla nie widać, bo jest pod ziemią i w dużej mierze jest on (jeszcze) zakonserwowany w lodowych szczękach zmarzliny. Ale zmarzlina ta coraz głębiej rozmarza i emituje szkodliwe dla naszej atmosfery gazy cieplarniane, począwszy od pary wodnej, którą uwalnia wytapiający się lód gruntowy, na dwutlenku węgla i bardzo agresywnym metanie kończąc.

Wszyscy wiemy jak gorący może być latem piasek na plaży i podobnie jest w Arktyce. Jeśli gleba jest odpowiednio zacieniona, znacznie wolniej zmarzlina będzie wytapiana. I tu wchodzą do gry drzewa tajgi i roślinność tundrowa. Gęsta i zielona pokrywa roślinna roztacza ochronny dywan nad zmarzliną, zacieniając i stabilizując termikę gruntu od bezpośredniego działania promieni słonecznych. Proste, a jakże skuteczne.

Rośliny są więc ważnym regulatorem wymiany cieplnej pomiędzy gruntem a atmosferą, to tacy 'strażnicy' zmarzliny. Również i w naszej strefie klimatycznej, przy coraz częstszych suszach i falach gorąca, w letnie upalne dni szukamy schronienia pod koronami drzew. Być może za rzadko zdajemy sobie sprawę, jak ważną rolę odgrywa biosfera w środowisku, w którym żyje człowiek. Równie ważne jest jej znaczenie w Arktyce, dla ochrony nie tylko arktycznej atmosfery, ale także równowagi cieplnej całej naszej planety. Arktyczne krzewinki, mimo swoich skromnych kształtów, to najbardziej dominująca formacja roślinna w Arktyce, pokrywająca łącznie obszar większy niż powierzchnia Europy. Monitorowanie wzrostu tych małych organizmów jest więc istotnym elementem dużej układanki klimatycznej półkuli północnej.

Północna AlaskaPółnocna Alaska Fot. Agata Buchwał

Sucho i głucho.

Faktem jest, że z coraz większej ilości lokalizacji w Arktyce naukowcy raportują, że tundra przyrasta w coraz cieplejszych i coraz suchszych warunkach klimatycznych.

Pokazują to również nasze badania z różnych regionów Arktyki (>>>patrz tu) czy samej Grenlandii (>>>patrz tu). Suchsza tundra to nie tylko gorsza konserwacja zmarzliny, ale również gorsze warunki bytowania i pożywienia dla zwierząt czy zwiększone ryzyko pożarów. Tak, płonie, oprócz szeroko medialnie przedstawianej tajgi, również tundra. W ostatnich pięciu latach długotrwałe pożary tundry wystąpiły już dwukrotnie w zachodniej Grenlandii, tj. w roku 2017 i 2019.

I racją jest, że w historii Ziemi bywało cieplej. Jednak nigdy wcześniej zmiany te nie dotykały (choćby pośrednio) niemal ośmiu miliardów jej mieszkańców, których globalnie w szybkim tempie przybywa.

Agata Buchwał - doktor Nauk o Ziemi, badaczka tundry i pracownik badawczo-dydaktyczny z Zakładu Badań Kriosfery, Wydziału Nauk Geograficznych i Geologicznych UAM. Od roku 2007 odbyła kilkanaście ekspedycji polarnych w rejon Spitsbergenu, Grenlandii, Alaski i Syberii (delta rzeki Leny). W ramach stypendium Polsko-Amerykańskiej Komisji Fulbrighta i stypendium Mobilność Plus (MNiSW) w latach 2014-2017 pracowała na University of Alaska Anchorage, Stany Zjednoczone. Jest współautorką publikacji w takich czasopismach jak Global Change Biology, Nature Climate Change, Nature Communications, Nature czy Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Referencje:

Buchwal A., Sullivan P. F., Macias-Fauria M., Post E., Myers-Smith I., Stroeve J. C., Blok D., Tape K. D., Forbes B. C., Ropars P., Lévesque E., Elberling B., Angers-Blondin S., Boyle J. S., Boudreau S., Boulanger-Lapointe N., Gamm C., Hallinger M., Rachlewicz G., Young A., Zetterberg P., Welker J. M. (2020) Divergence of Arctic shrub growth associated with sea ice decline. Proceedings of the National Academy of Sciences, 117 (52), 33334-33344

doi: 10.1073/pnas.2013311117

Gamm C.M., Sullivan P.F., Buchwal A., Dial R., Young A.B., Watts D.A., Cahoon S.M.P., Welker J.M., Post E. (2018) Declining growth of arctic shrubs in the warming climate of continental western Greenland. Journal of Ecology 106: 640-654; doi: 10.1111/1365-2745.12882

****

W ramach współpracy Gazeta.pl z naukowcami z UAM powstały jak dotąd jeszcze materiały:

Mateusz Taszarek: burze w ocieplającym się klimacie mogą być częstsze, ale mniej intensywne
Bada topniejący lód na Spitsbergenie. "To naprawdę jest rewolucja i widzimy to na własne oczy"

Więcej o: