Eduscience

Eduscience

Zagłębienia kriokonitowe – czyli życie w lodzie...

Pozornie środowisko lodowców przypomina środowisko abiotyczne, gdzie nie ma życia, nic bardziej mylnego! Lód lodowcowy nie jest jałowy, ani niezasiedlony przez żadne organizmy. Występują tutaj organizmy ekstremalne – psychrofilne (organizmy, które lubią rosnąć w niskich temperaturach). Skupiska organizmów znajdują się zarówno na powierzchni lądolodów, jak i w ich obrębie, a także na lodowcach typu alpejskiego i w środku tych lodowców. Organizmy występują w samym lodzie, jego porowatej strukturze, w ciekach, strumieniach wytopiskowych, ale także i to najliczniej – na powierzchni lodowców, np. w tzw. zagłębieniach kriokonitowych (z ang. cryoconite holes). Te ostatnie formy kriokrasowe są jednymi z najbardziej interesujących mikrośrodowisk obszarów polarnych.

Zagłębienia kriokonitowe to rodzaj zagłębień powstałych w wyniku procesów nierównomiernej ablacji*, czyli selektywnego topnienia lodowców. Naukowcy procesy takie nazwali procesami kriokrasowymi, bo przypominają procesy krasowe, a formy powstałe w ich wyniku – formami kriokrasowymi**, bo są podobne do form krasowych (pamiętajcie jednak, że jest zasadnicza różnica – formy krasowe powstają wskutek rozpuszczania skał, a formy kriokrasowe przede wszystkim wskutek topnienia lodu).

Zagłębienia kriokonitowe mają kształt cylindryczny, są to wgłębienia w lodzie, powstałe przez wtopienie się lodu powierzchniowego pod wpływem nagromadzenia ciemnego materiału morenowego na jego powierzchni. Powstają przez naniesienie na lodowiec ciemnych cząstek pyłu, ziaren kriokonitowych (zawierających bakterie i glony), kamieni, szczątków organicznych (np. porostów, mchów, czy szczątków makroglonów nawianych z morza). Te ciemno zabarwione osady (kriokonity) mają niskie albedo (niski współczynnik odbicia światła) pochłaniają więcej światła słonecznego niż sam lód wokół, dlatego stopniowo wtapiają się w jego powierzchnię. Najlepiej zjawisko albedo zilustrować przykładem tego, jak kolor naszego ubrania wpływa na odczucie ciepła. Jeśli w słoneczny dzień założymy na siebie białą kurtkę, a kolega czarną, to powierzchnia kurtki kolegi w porównaniu do naszej białej, będzie dużo cieplejsza. Podobnie z ciemnym materiałem zgromadzonym na powierzchni lodu – nagrzewa się on szybciej niż jasny lód, dlatego lód wokół niego się topi i powstają zagłębienia z wtopionym w głąb materiałem morenowym (zagłębienia kriokonitowe).

Zostały one opisane po raz pierwszy w latach 1830–1870 przez różnych badaczy polarnych. To Nordenskiöld po wyprawie na Grenlandię nazwał te wgłębienia w lodzie powierzchniowym – zagłębieniami kriokonitowymi, nazwa ta jest do dziś stosowana przez większość naukowców.

Tworzą się one na powierzchni lodowców, głównie w ich strefie czołowej (w strefie ablacji) w sezonie letnim, kiedy powierzchnia litego lodu jest odsłonięta. Zasadniczą rolę w powstawaniu zagłębienia kriokonitowego odgrywa wiatr. Ciemne osady przeniesione z wiatrem dostają się na powierzchnię lodowca, latem jeśli są ogrzewane przez słońce wtapiają się w lód powierzchniowy. Po pewnym czasie powstaje zagłębienie o głębokości nawet do 50 cm. Zagłębienia kriokonitowe zależnie od położenia geograficznego mogą być wypełnione wodą przez 2–3 miesiące  roku w czasie lata. Zimą woda zamarza, ale zagłębienie nie jest odcinane od reszty lodowca – w lodzie istnieją mikrokanaliki, które łączą zbiorniki ze sobą (patrz schemat w galerii).

Dość duża głębokość zagłębień kriokonitowych wynika prawdopodobnie z tego, że w miarę wtapiania się ciemnych osadów głębiej w lód, część promieniowania jest zmniejszana przez absorpcję i rozpraszanie, zmniejsza się więc „zysk cieplny” i stopień topnienia, aż do zachowania równowagi. Dlatego istotna dla powstawania zagłębień kriokonitowych jest pierwotna ilość ciemnego osadu. Ustalono doświadczalnie, że na Antarktydzie dopiero warstewka o miąższości 2 mm powoduje wtapianie się w lód. Wielkość zagłębień kriokonitowych bywa różna. Głębsze i prędzej się tworzą tam, gdzie dostawa materiału morenowego jest duża, np. blisko moren bocznych, skąd duża ilość osadu, pyłu dostaje się na powierzchnię lodowca z wiatrem i wraz z lawinami. W czasie lata niektóre z zagłębień łączą się z innymi, tworząc strumyki kriokonitowe.

Wyjątkowość tych mikrosiedlisk polega na tym, że w każdym zagłębieniu tworzy się unikalny zespół mikro- i makroorganizmów. Dla naukowców fascynujące jest odkrywanie tych kolejnych nowych mikroświatów. Ze względu na swoją prostotę mogą one posłużyć jako układy modelowe wyjaśniające, co jest potrzebne do zaistnienia życia, do powstawania mikrosiedlisk w przyrodzie. Warto tutaj zaznaczyć, że zespoły organizmów zasiedlających zagłębienia kriokonitowe bardzo się różnią między sobą. Różnorodność organizmów zależy od tego, co zostanie nawiane do zagłębienia, czy też co dostanie się tam z opadami, aerozolami (np. morskimi), jakie szczątki materii. Istotne też jest samo położenie lodowca (np. odległość od morza, kolonii ptaków, otoczenie lodowca itp.). Wiele tajemnic związanych z tymi zagłębieniami w lodzie nadal czeka na wyjaśnienie. Na przykład nadal nie wyjaśniono zmienności kriokonitów w czasie sezonu letniego. Nie wyjaśnione do końca są też procesy rozpuszczania minerałów przez bakterie. Odkrycie kolejnych zagadek o zagłębieniach kriokonitowych może czeka w przyszłości na Was.

 

Tekst: dr Magdalena Żmuda-Baranowska


*ablacja – [łac. ablatio ‘odjęcie’] proces topnienia lodowca, niszczenie powierzchni lądu albo lodowca pod wpływem działania czynników zewnętrznych (słońca, opadów deszczu)

**formy kriokrasowe – formy powstające na powierzchni i wewnątrz lodowca, lodowiec nie tylko powoduje erozję podłoża na którym się przesuwa, ale sam także ulega erozji – topnieje pod wpływem promieni słonecznych, temperatury, opadów deszczu – zarówno na powierzchni (np. zagłębienia kriokonitowe), jak i wewnątrz lodowca (gdzie mogą powstawać jaskinie lodowcowe)

Galeria zdjęć

Co ma tundra do dwutlenku węgla?

Tundra to przykład biomu, czyli obszaru o określonym świecie roślinnym i zwierzęcym w danej strefie klimatycznej. Występuje głównie na półkuli północnej na obszarze Arktyki i pokrywa ok. 20% powierzchni Ziemi.

Czytaj więcej