Антарктида будет зеленым континентом?
Кому пойдет на пользу потепление?
Британские ученые впервые составили крупномасштабную карту зеленых микроводорослей, прорастающих вдоль побережья Антарктиды. Для этого они использовали данные со спутника Sentinel 2 Европейского космического агентства, а также наземные измерения, полученные за два летних периода 2017–2019-х годов (в заливе Райдер, на полуострове Файлдс и на островах Аделаида и Кинг-Джордж).
Результаты исследований, опубликованные в журнале Nature, показывают, что области распространения зеленых водорослей расширяются с каждым годом по мере повышения глобальной температуры. Станет ли Антарктида зеленым континентом? Ведь она заметно нагревается последние 50 лет. И так ли однозначно негативно влияет потепление на ее обитателей?
Водоросли на снежном покрове – микроскопические, но их масса придает снегу зеленоватый оттенок, который можно увидеть даже из космоса. Их распространение происходит в том числе с помощью экскрементов местных птиц и млекопитающих – около 60% водорослей обнаружено в пределах 5 км от колонии пингвинов. Кроме того, водоросли были замечены возле мест гнездования других птиц, включая поморников, а также в тех местах, где тюлени вылезают на берег.
Ученые обнаружили, что водоросли сформировали тесные связи с грибковыми спорами и бактериями. «Это целое сообщество. Потенциально это может сформировать новую среду обитания, в некоторых местах дать начало новой экосистеме», – считает ведущий автор исследования, Мэтт Дейви из Кембриджского университета. Исследования подтвердили, что зеленые водоросли играют ключевую роль в экосистеме континента.
Вместе с коллегами из Британской арктической службы ученые Кембриджа отметили около 1700 различных месторождений зеленых водорослей на поверхности снега, которые вместе занимают площадь около 2 км2 – такая масса, по мнению Дейви, может поглощать в год количество углерода, эквивалентное 480 т.
Водоросли как легкие
«Озеленение» Антарктиды было замечено давно – снежные водоросли описывались еще участниками экспедиций в 1950–1960-х, и с тех пор они изучались наряду со мхом, который также участвует в круговороте углерода и питательных веществ.
В рамках последнего исследования заросли снежных водорослей были обнаружены по береговой линии континента, в частности на островах вдоль западного побережья Антарктического полуострова. Они растут в относительно «теплых» районах, где средняя температура едва превышает 0 градусов по Цельсию во время летних месяцев Южного полушария – с ноября по февраль. Почти две трети зарослей водорослей обитают на небольших низинных островах.
По мере нагревания Антарктиды эти острова могут потерять свой летний снежный покров, а вместе с ним и зеленые водоросли. Тем не менее ученые полагают, что общая масса водорослей увеличится, поскольку их распространение на возвышенностях – например, на севере Антарктического полуострова и Южных Шетландских островах – значительно превысит потери на небольших низинных островах, где лед быстро тает.
«Это шаг вперед в нашем понимании жизни на суше в Антарктиде и того, как она может измениться в ближайшие годы под воздействием глобального потепления», – утверждает Мэтт Дейви. Теперь у исследователей на руках есть основные данные по местам цветения водорослей и они смогут наблюдать, будет ли увеличиваться их количество согласно созданным моделям.
Рекордные температуры
Ученые не первый год утверждают, что Антарктида продолжает нагреваться с рекордной скоростью. Во второй половине XX века температура повышалась на полградуса каждые 10 лет. С 1992 года, согласно данным Лидского университета, континент потерял около 3 трлн т ледяного покрова. В этом году были зафиксированы рекордные для Антарктиды температуры.
В конце марта 2020 года команда ученых из австралийских университетов Вуллонгонга и Тасмании опубликовала результаты своих наблюдений за волной тепла, прошедшей по Антарктиде в минувшее (антарктическое) лето, и ее действием на природные системы. Потепление началось поздней весной и в течение 4 месяцев наблюдалось в разных точках континента.
Первый рекорд был зафиксирован на австралийской исследовательской станции Casey на Земле Уилкса. Три дня минимальные температуры превышали 0 градусов, а дневной максимум показал 7,5 ºC. 24 января температура поднялась до 9,2 ºС, что почти на 7 ºС выше месячной нормы. Тепло принесло дожди в студеную пустыню в районе Земли Принцессы Елизаветы и запустило процесс таяния на местном леднике.
В феврале основное тепло было сконцентрировано в северной части континента. Новый рекорд – 18,4 ºС – зафиксирован 6 февраля на аргентинской исследовательской станции Эсперанса, это почти на 1 ºС выше предыдущего рекорда. Но вскоре его затмил показатель в 20,75 ºС на аргентинской станции Марамбио на восточном острове Сеймур. Впрочем, как утверждается на сайте Всемирной метеорологической организации, данные о превышении 20-градусной отметки еще будут уточняться.
Происхождение волны тепла
Как пишут в статье для The Conversation ученые, наблюдавшие за волной потепления, ее скорость была ниже в восточной части Антарктиды по сравнению с западной. Отчасти это происходило благодаря озоновой дыре, образовавшейся над Антарктидой в конце 1970-х годов.
Эта дыра усиливала высокоскоростные потоки ветров над Южным океаном, способствуя более «позитивному» состоянию Южного кольцевого режима (метеорологическое явление, выражающееся в случайных отклонениях климатического режима в Южном полушарии) в летний период. Это означает, что западные ветры создавали сезонный «щит», который снижал проникновение теплого воздуха из регионов с умеренным климатом в Антарктиду.
Но весной 2019 года потепление стратосферы над Антарктидой значительно уменьшило размер озоновой дыры. Это создало более «негативное» состояние Южного кольцевого режима и ослабило щит.
Еще один фактор мог повлиять на прошлогоднее возникновение волны тепла в Антарктиде. Диполь Индийского океана находился в сильном «позитивном» состоянии, вызванном запоздалым (самым поздним за всю историю наблюдений) движением индийских муссонов на юг. Эти массы влажного воздуха обычно движутся в сторону Африки и создают область высокого давления над центральной и южной Австралией. На этот раз вода в западной части Индийского океана была теплее нормы. Нагретые водой потоки воздуха, вкупе с другими очагами тепла в Тихом океане, создали источники энергии, которые изменили состояния погодных систем и обеспечили выход тепла в стратосферу.
Будет ли потепление на пользу Антарктиде?
Большая часть Антарктиды покрыта льдами, но существуют небольшие прибрежные оазисы, составляющие около 0,44% всего континента, которые являются важными очагами биоразнообразия – помимо мхов и лишайников, здесь обитают пингвины, а в запрудах водятся беспозвоночные.
Учитывая холодные условия Антарктиды, потепление может пойти на пользу флоре (мхам, лишайникам и сосудистым растениям), микробам и беспозвоночным, но только в тех районах, где образовалась вода. До появления разливов большинство мхов на холмах Вестфольда (район Земли Принцессы Елизаветы) в силу засухи были серыми и вялыми, но месяц спустя снимки показывали, что они позеленели. В то же время районы, где лед не превращался в воду, за лето стали еще более засушливыми.
С другой стороны, высокая температура может спровоцировать тепловой стресс у некоторых организмов. Антарктические мхи и лишайники часто темного цвета, что позволяет лучше усваивать солнечный свет и создавать теплый микроклимат. Это идеальная стратегия для температуры чуть выше ноля, но как только она превышает 10 ºС, происходит тепловой удар.
На острове Кинг-Джордж в 2019 году ученые зарегистрировали повышение температуры на поверхности до 14 ºС. Это длилось только 3% всего времени наблюдений, но в 2020 году это время увеличилось в четыре раза.
Канарейка в шахте
Вообще, условия для жизни в Антарктиде близки к экстремальным. Образно выражаясь, это «канарейка в шахте», по поведению которой можно судить об изменениях, происходящих в других областях планеты.
Несмотря на то, что Антарктида изолирована от других континентов Южным океаном, она может влиять на весь мир. От нее зависит движение так называемой транспортной ленты Мирового океана – подвижной системы глубоководной океанической циркуляции, которая переносит океанические тепловые потоки по планете. А таяние льдов Антарктиды увеличивает уровень Мирового океана.
Учитывая прошлый опыт аномальных летних периодов в Антарктиде, в ближайшие годы ученые ожидают появление новых биологических изменений, как позитивных, так и негативных. Последние события лишний раз подтвердили взаимосвязь климатических систем планеты: от поверхности океана до стратосферы и от муссонных тропиков до самого южного континента.