Arktyka straciła kluczowy składnik odżywczy. Fitoplankton już nie nadąża
Topnienie arktycznego lodu sprawiło, że bakterie zaczęły zżerać azotany szybciej, niż ekosystem jest w stanie je uzupełnić. To nieodwracalna zmiana reżimu, która zagraża całemu łańcuchowi pokarmowemu — od maleńkich glonów po wieloryby i ryby.
Ocean Arktyczny właśnie przekroczył punkt krytyczny, którego skutki mogą odczuć nie tylko niedźwiedzie polarne, ale i rybacy z Północnego Atlantyku. Kluczowy składnik odżywczy, bez którego morski łańcuch pokarmowy nie może funkcjonować, znika w zastraszającym tempie. A wszystko przez to, że woda robi się coraz cieplejsza, a lodu coraz mniej.
— Nawet gdyby pokrywa lodowa chwilowo się odbudowała, system nutrientów w Arktyce reaguje w znacznie dłuższych skalach czasowych. Krótkoterminowy wzrost lodu nie odwróciłby szybko spadku zasobów azotanów — mówi w rozmowie z Live Science Marta Santos-García, doktorantka biogeochemii morskiej Arktyki na Uniwersytecie Edynburskim i pierwsza autorka badania.
Dlaczego azotany są tak ważne?
→ Czytaj też: Upadek czterech cywilizacji w jednym momencie. Archeolodzy rozwiązali zagadkę epoki brązu
Azotany to dla morskiego fitoplanktonu to samo, co dla roślin lądowych nawóz. Bez nich maleńkie glony nie mogą przeprowadzać fotosyntezy, a co za tym idzie — nie stanowią pożywienia dla większych organizmów. Fitoplankton tworzy bowiem podstawę arktycznej sieci troficznej. Gdy jej zabraknie, głód zagląda w oczy wszystkim od planktonu zwierzęcego (zooplanktonu) przez ryby, ptaki morskie, po wieloryby i foki.
Naukowcy przez dwie dekady analizowali dane z Cieśniny Frama — wody między Grenlandią a archipelagiem Svalbard, która jest głównym „oknem”, przez które wody arktyczne uchodzą do Atlantyku. Odkryli, że po 2009 roku nastąpił gwałtowny spadek poziomu azotanów w całym regionie. Ten rok okazał się punktem zwrotnym: zbiegł się w czasie z drastyczną redukcją pokrywy lodowej i stopniową zmianą składu społeczności fitoplanktonu na mniejsze gatunki, które lepiej radzą sobie w warunkach niskiej zawartości składników odżywczych.
Błędne koło: im więcej światła, tym mniej azotanów
→ Czytaj też: Zaginione Miasto pod Atlantykiem. Naukowcy przewiercili się do systemu, który je zasila
Przez lata naukowcy sądzili, że topnienie lodów zwiększy produktywność Arktyki. Mniej lodu oznacza więcej światła słonecznego wpadającego do wody, a to powinno sprzyjać wzrostowi fitoplanktonu. I rzeczywiście — początkowo tak się działo. Jednak sukces glonów okazał się dla nich zgubny. Gdy fitoplankton obumiera, jego komórki opadają na dno morskie, gdzie są rozkładane przez bakterie. Te zaś do swojego metabolizmu zużywają tlen i — co kluczowe — azotany.
— Bakterie konsumują więcej azotanów, niż arktyczny ekosystem jest w stanie wytrzymać — wyjaśnia Santos-García. Proces ten, zwany denitryfikacją, stał się tak intensywny, że doprowadził do trwałego deficytu azotanów. I tu koło się zamyka: mniej azotanów oznacza, że fitoplankton nie może już tak bujnie rosnąć. Próg, po przekroczeniu którego ilość światła przestaje być czynnikiem ograniczającym wzrost, a zastępują go właśnie azotany, został już przekroczony.
— Nawet gdyby areał lodu morśkiego tymczasowo się zwiększył, system azotanów w Arktyce odpowiada w znacznie dłuższych skalach czasowych. Krótkoterminowy wzrost lodu nie odwróciłby szybko spadku rezerw azotanów, których odbudowa może potrwać znacznie dłużej — dodaje badaczka.
Przesuniecie w stronę mniejszego fitoplanktonu zaobserwowano już w niektórych częściach Arktyki, ale wcześniej nie łączono tych zmian ze stratami azotanów. To ważne, bo mniejszy fitoplankton jest zwykle mniej wydajny w przekazywaniu energii w górę sieci pokarmowej. Więcej energii zostaje zrecyklingowane wewnątrz społeczności mikrobowych, zamiast trafić do większego zooplanktonu, ryb, ptaków i ssaków morskich.
Konsekwencje dla rybołówstwa i klimatu
Spadek produktywności fitoplanktonu to nie tylko problem lokalny. Arktyczne wody, przez Cieśninę Frama, odpływają na południe, do Atlantyku. Niosą ze sobą składniki odżywcze, które zasilają m.in. łowiska Północnego Atlantyku. Jeśli w Arktyce zabraknie azotanów, ich brak odczują także ekosystemy położone setki kilometrów dalej. — Zrozumienie tych zmian jest ważne nie tylko dla społeczności arktycznych i ekosystemów, ale także dla poprawy prognoz przyszłych zmian klimatu — podkreśla Santos-García w badaniu opublikowanym na łamach czasopisma Communications Earth & Environment.
Jest jeszcze jedna, mniej oczywista konsekwencja. Fitoplankton, poprzez fotosyntezę, pochłania dwutlenek węgla z atmosfery. Kiedy obumiera, węgiel ten zostaje związany w głębinach — to tzw. biologiczna pompa węglowa. Jeśli fitoplanktonu będzie mniej, pompa będzie działać słabiej, a więcej CO₂ pozostanie w atmosferze, dodatkowo napędzając globalne ocieplenie.
— Przy ograniczonej podaży nutrientów, takich jak azotany, ten mechanizm nie może działać skutecznie — ostrzega badaczka.
Nowa rzeczywistość Arktyki
Badania pokazują, że nie wystarczy już zatrzymać topnienia lodu, by przywrócić dawny stan równowagi. Arktyka przeszła w nowy reżim biogeochemiczny, w którym to azotany, a nie światło, decydują o tym, ile życia może wyżywić ocean. To nieodwracalna zmiana w skali dziesięcioleci, która zmusza nas do przewartościowania prognoz dotyczących przyszłości regionu. Jeśli nie znajdziemy sposobu, by przywrócić równowagę nutrientów, konsekwencje odczują nie tylko mieszkańcy Dalekiej Północy, ale i cała globalna gospodarka oparta na zasobach morskich.
— Przesunięcia w kierunku mniejszego fitoplanktonu zaobserwowano już w niektórych częściach Arktyki, chociaż wcześniej nie łączono tych zmian ze stratami azotanów — podsumowuje Santos-García. To, co wydawało się lokalną ciekawostką, okazuje się sygnałem ostrzegawczym wysłanym przez zmieniającą się planetę.
