O zmarzlinie, która może zagrażać ludzkości

Wokół tajemnicy życia na Ziemi

Na półkuli północnej temperatura podnosi się szybciej niż na południowej, a Arktyka ociepla się trzy razy szybciej niż jakikolwiek inny obszar na Ziemi. W 2020 r. temperatura w Arktyce była miejscami ponad 7 °C wyższa niż zwykle. Średnie temperatury w Arktyce mogą do końca XXI wieku wzrosnąć o 20 °C. Szacunki te oparte są na założeniu, że trwać będzie emisja gazów cieplarnianych, ale nawet przy jej redukcji Arktyka będzie się ocieplać (Staalesen 2021). Dlaczego jest to dla nas groźne? Powodów jest wiele, a jednym z nich jest topnienie wiecznej zmarzliny. Jest ono już obserwowane, odbywa się w coraz szybszym tempie i jest jednym z czynników o ogromnym wpływie na planetarny klimat.

Wieczna zmarzlina to zjawisko trwałego utrzymywania się części skorupy ziemskiej w temperaturze poniżej punktu zamarzania wody niezależnie od pory roku. Wieczna marzłoć obejmuje około 80% Alaski, większość północnej Kanady i 65% Syberii. Pojawia się także w Tybecie i Alpach. Zmarzlina zajmuje 10 milionów km², to około 20% powierzchni lądów, pozostaje w tym stanie od dziesiątków tysięcy, a nawet milionów lat. Do lat 70. XX wieku nie obserwowano nic niepokojącego w tej części planety. Obszary od niepamiętnych czasów skute lodem obecnie rozmarzają. Gleba do tej pory twarda jak beton zamienia się w step lub bagna, a na powierzchni rozmarzającej zmarzliny formują się całe pola jeziorek. Rozmarzanie wiecznej zmarzliny ma szereg poważnych konsekwencji, a najpoważniejszą z nich jest bez wątpienia ogromny wpływ na system klimatyczny.

Wieczna zmarzlina zawiera ogromne ilości częściowo rozłożonej materii organicznej. Materia ta, stanowiąca pozostałości zwierząt, roślin i mikrobów żyjących tu kiedyś, uwięziona jest w tej ziemskiej zamrażarce od tysięcy lat. Szacuje się, że na półkuli północnej w wiecznej zmarzlinie jest w sumie zmagazynowane około 1700 Gt węgla organicznego – dwa razy więcej niż w atmosferze (Schädel et al. 2013). Według ocen naukowców ilość węgla w wiecznej zmarzlinie jest czterokrotnie większa niż ta, która została dotychczas wyemitowana do atmosfery. Jeżeli dojdzie do jego uwolnienia, będzie to proces nieodwracalny z katastrofalnymi konsekwencjami dla cywilizacji ludzkiej. Wraz ze wzrostem temperatury rozpoczyna się rozkład zamrożonej dotychczas materii organicznej. Przy dostępie do tlenu, powstaje dwutlenek węgla, przy jego braku – metan. Wieczna zmarzlina na Syberii i w Kanadzie kryje w sobie ogromne ilości metanu. Szacunkowe dane mówią nawet o 1300 GtC (ekwiwalent węgla wyrażony w miliardach ton) (Eglin et al. 2013). Jako gaz cieplarniany metan jest około 25 razy silniejszy w zatrzymywaniu ciepła w atmosferze niż dwutlenek węgla. Do rozmarzania wiecznej zmarzliny na poważną skalę może dojść, gdy dojdzie do ocieplenia klimatu o 2 stopnie w stosunku do okresu bazowego, tj. przełomu XIX i XX wieku. Przypomnijmy, że średnia temperatura na Ziemi jest już wyższa o 1,1 °C niż w czasach przedindustrialnych.

Już dziś w wielu miejscach metan wyzwala się masowo do atmosfery. Wystarczy do przerębli na jeziorku przytknąć rozżarzony patyk i metan zapala się. Do tej pory zmrożona ziemia, podobna do betonu warstwa, pozwalała na budowanie na niej dróg, rurociągów, gazociągów, sieci energetycznych i budynków bez żadnych przygotowań, zupełnie jak na fundamencie. Teraz ziemia topnieje, domy zbudowane na dotąd stabilnym gruncie zapadają się. Gwałtowne rozmarzanie wiecznej zmarzliny pociąga za sobą dramatyczne i gwałtowne zmiany w ekosystemach. Gdy jest ono szybkie, dramatycznie wpływa na krajobraz. W okresie kilku miesięcy lasy stają się jeziorami, pojawiają się osuwiska lądu i zapadliska. Jednym z najbardziej znanych spektakularnych zjawisk są tzw. „pijane drzewa”. Drzewa tracą oparcie i równowagę w grząskim gruncie, nachylają się nienaturalnie pod różnym kątem do powierzchni ziemi, tworząc tzw. „pijane lasy” (Schuur et al. 2008). Dramatyczne skutki dotyczą także zwierząt, które spotykają się z drastyczną zmianą swojego siedliska, które w krótkim czasie z tundry zmienia się w bagna lub stepowieje. Roztapianie się marzłoci to konsekwencje dla systemu korzeniowego roślin, dla mikroorganizmów żyjących w glebie. Konsekwencje roztapiania się wiecznej zmarzliny dla fauny i flory wciąż pozostają nie w pełni rozpoznane.

Prof. Piotr Skubała

Literatura:
- Eglin T., Ciais P., Piao S.L., Barre P., Bellassen V. et al. 2013. Historical and future perspectives of global soil carbon response to climate and land‐use changes. „Tellus B” 62(5): 700-718.
- Schädel Ch., Schuur E.A.G., Bracho R., Elberling B., Knoblauch Ch. et al. 2013. Circumpolar assessment of permafrost C quality and its vulnerability over time using long‐term incubation data. „Global Change Biology” 20(2): 641-652.
- Schuur E.A.G., Bockheim J., Canadell J.G., Euskirchen E., Field Ch.B. et al. 2008. Vulnerability of permafrost carbon to climate change: implications for the global carbon cycle. „BioScience” 58 (8): 701-714. DOI: 10.1641/B580807.
- Staalesen A. 2021. Russian researchers: Average Arctic temperature could increase 20°С by century's end. „The Barents Observer”, thebarentsobserver.com/en/climate-crisis/2021/03/russian-researchers-average-arctic-temperature-could-increase-20-degs [dostęp 4.06.2022].