W mediach coraz częściej słyszymy o zmianach klimatu i topniejących lodowcach. Zwykle w newsach widzimy olbrzymie dryfujące góry lodowe, zdjęcia coraz to mniejszych lodowców i nagłówki o zagrażających ludzkości konsekwencjach topnienia lodu.
Przyszło nam żyć w okresie nie tylko wielkiego roztopu, ale także tzw. "szóstego wymierania", czyli masowego znikania gatunków w skutek działalności człowieka. Nie jeden biolog oglądając kolejne zdjęcia coraz to mniejszych lodowców jest zły, że nie odkrył i nie opisał jeszcze ich mieszkańców, zwłaszcza w dobie globalnego zmniejszania różnorodności biologicznej. W końcu lodowiec to też czyjś dom, pomimo że jest zimny, wyglądający groźnie i topniejący... A co żyje na lodowcach? Od organizmów zbudowanych zaledwie z jednej komórki, jak bakterie czy mikroskopijne rośliny, po zwierzątka, zbudowane z wielu komórek i tkanek, ale nadal niewidoczne gołym okiem.
Dżungla na powierzchni lodowców
Żeby zrozumieć ekosystemy lodowe musimy na nie spojrzeć w skali mikro. Naukowcy badający bioróżnorodność na lodowcach pracują zwykle z mikroskopem, bez niego w badaniach lodu ani rusz. W trakcie lata śnieg na powierzchni lodowców topnieje dostarczając organizmom żyjącym na powierzchni lodu ciekłej wody i pierwszych składników odżywczych niezbędnych do ich wzrostu. Na powierzchni lodu, jedną z najbardziej licznych grup są cyjanobakterie, znane również wszystkim jako sinice. Są to jedne z najstarszych organizmów na naszej planecie i pierwszych, które rozpoczęły produkcję tlenu. W trakcie bujnej historii Ziemi poradziły sobie nieraz z różnymi mało przyjaznymi warunkami. Część z nich upodobała sobie miejsca zimne, a nawet bardzo zimne - jak lód. Poza sinicami, powierzchnia lodowców jest zamieszkana przez dalekich krewniaków drzew, mianowicie mikroskopijne lodowe glony należące do grupy roślin nazywanych sprzężnicami (łac. Zygnematophyceae). Algi i sinice pełnią bardzo ważną funkcję na lodowcach i są nazywane inżynierami ekosystemów glacjalnych (lodowych), co właściwie oznacza, że to one odpowiadają za produkcję materii organicznej niezbędnej do życia innym organizmom takim jak bakterie, a dalej pierwotniaki i mikroskopijne zwierzęta. Zarówno sinice, jak i glony żyjące na lodowcach posiadają w swoich komórkach pigment chroniący je przed wysokimi dawkami promieniowania UV, typowymi dla regionów górskich i polarnych. Masowe zakwity alg i sinic mogą wpływać na ciemnienie lodu i zwiększone pochłanianie promieniowania słonecznego, a w konsekwencji topnienie powierzchni lodu. Naukowcy z różnych państw obserwują ten fenomen natury i starają się zbadać, w jakim tempie organizmy te mogą przyspieszać topnienie lodu globalnie. Paradoksalnie, chroniąc się przed wysokimi dawkami promieniowania słonecznego, wpływają na topnienie własnego domu.
Kriokonit i jego mieszkańcy
Zwykle powierzchnia lodowców nie jest śnieżnobiała i nieskazitelnie czysta (jak zwykle sobie to wyobrażamy). Na powierzchni lodowców możemy obserwować ciemny osad, w skład którego wchodzą pyły mineralne pochodzące z pobliskich gór czy tundry, ale też te z tzw. dalekiego transportu, jak na przykład pył z odległych pustyń transportowany na lodowce z wiatrem. W skład tego specyficznego osadu wchodzą także mikroorganizmy zasiedlające powierzchnię lodu (jak wspomnienie wyżej algi i sinice). Na pierwszy rzut oka, obserwatorowi może wydawać się, że lód jest zanieczyszczony, ale w większości przypadków to specyficzna naturalna „uroda” powierzchni lodowców. Osad ten jako jeden z pierwszych, obserwował fiński podróżnik i geolog Adolf Erik Nordenskiöld, który nazwał go kriokonitem, co z greckiego oznacza dosłownie zimny pył. Interakcja organizmów, które korzystają z ziaren mineralnych jako dodatkowego źródła składników odżywczych (tzw. nutrientów), i pyłu mineralnego wpływa na redukcję albedo (ilości światła słonecznego odbitego od lodu) i wytapianie niewielkich oczek wodnych, nazywanych w literaturze otworami kriokonitowymi (ang. cryoconite holes). Te niewielkie oczka wodne (zwykle o średnicy i głębokości kilku do kilkunastu centymetrów) to jedne z najbardziej ekstremalnych ekosystemów słodkowodnych na naszej planecie. Temperatura nie przekracza tam zwykle 0,1°C, składników odżywczych jest mało, a dodatkowo często intensywne deszcze i ciepły wiatr uderzające w powierzchnię lodu niszczą te małe ekosystemy. Kto chciałby tam żyć? Między innymi wspomniane wyżej zwierzęta. Na dnie otworów kriokonitowych znajduje się warstwa osadu (kriokonitu), w której przechadzają się niewidoczne gołym okiem niesporczaki (łac. Tardigrada) i wrotki (łac. Rotifera). Są one dominującymi i najbardziej rozpowszechnionymi zwierzętami żyjącymi w otworach kriokonitowych. Niesporczaki po angielsku nazywane są water bears i faktycznie przypominają niezdarnie poruszające się misie (lub kiełbaskę z czterema parami odnóży, jak kto woli). Z kolei wrotki to takie pływające worki z zębatkami na górze ciała nazywanymi aparatem wrotnym, który służy do pobierania pokarmu i poruszania się. Aż trudno uwierzyć, ale to właśnie te małe zwierzęta, nieprzekraczające zwykle 0,3 mm, pełnią na lodowcach funkcje największych drapieżników, wyjadając bakterie i algi. Zarówno niesporczaki, jak i wrotki żyją w glebach, mszakach, porostach oraz jeziorach i morzach. Jednak te na lodowcach zmagają się z prawdziwym termalnym wyzwaniem i dla biologa zajmującego się ekosystemami lodowymi są zupełnie wyjątkowe. Żyją one w temperaturze oscylującej wokół zera, można je wielokrotnie zamrażać i rozmrażać, niektóre z nich nawet suszyć. Zamarzają na długą część roku i właściwie nie wiedzą, czy w miejscu, w którym zamarzły, za rok w lecie dalej będzie lód. Z drugiej strony, te małe, urocze kreatury nie radzą sobie w wysokich temperaturach. Zatem ich kuzyni mieszkający na sawannach mogą być przez nie postrzegani jako twardziele.
Małe zwierzaczki żyjące na lodowcach mają kolejną wyjątkową cechę - są po prostu wyjątkowo urokliwe. Najciekawsze są te, które mają unikatowe cechy morfologiczne, różniące je od ich kuzynów z jezior czy gleb. Przykładowo, niektóre z niesporczaków zasiedlających lodowce są czarne. Ciemny pigment najprawdopodobniej pomaga im przetrwać i chronić się przed wysokimi dawkami UV, kiedy zostaną wypłukane z dna otworu kriokonitowego przez spływającą wodę prosto na powierzchnię. Ciężkie życie lodowczaków…
Enigmatyczne organizmy z lodu
Poza niesporczakami i wrotkami, na lodowcach w Arktyce żyją także małe stawonogi nazywane skoczogonkami (łac. Collembola), które żywią się materią organiczną na lodowcach. Polska nazwa nie wzięła się znikąd. Skoczogonki posiadają widełki skokowe, dzięki którym skaczą, na lodowcu przypominając małe ciemne pchły. Jednak prawdziwa niespodzianka czeka badaczy ekosystemów lodowych na zachodnim wybrzeżu USA i Kanady, gdzie wewnątrz lodu (tak! wewnątrz!) żyją tzw. robaki lodowe. Są to nieprzekraczający 3 mm długości kuzyni naszych dżdżownic, czyli pierścienice (łac. Oligochatea), które zamiast w glebie, poprzez splot wielu wydarzeń zamieszkały w lodowcach. Żyją one na lodowcach zlokalizowanych wzdłuż wybrzeża, które zwykle w swoim wnętrzu, nawet zimą, utrzymują mikrokanaliki z ciekłą wodą, przez które przeciskają się robaki lodowe. Podczas nocy, wypełzają one na powierzchnię lodu i żywią się algami, aby o świcie schować się przed słońcem z powrotem w lód. Są one inspiracją dla astrobiologów marzących o odkryciu makroskopowego życia na planetach i księżycach pokrytych lodem. Jeśli są zwierzęta, które mogą żyć w lodzie na Ziemi, to wystarczy puścić wodzę fantazji, żeby wyobrazić sobie wnętrza lodowców pełne życia na innych ciałach niebieskich. Na razie jednak pozostawmy to w sferze science fiction.
Wciąż nieodkryta bioróżnorodność
Pomimo wielu lat badań nad ekosystemami lodowymi wciąż nie znamy nawet małej frakcji mieszkańców tych wyjątkowych miejsc. Wielka szkoda, bo organizmy, które żyją w tak ekstremalnym środowisku są źródłem inspiracji dla astrobiologów jako potencjalnego modelu w badaniach życia poza Ziemią, czy dla biotechnologów jako źródła enzymów aktywnych w niskich temperaturach. Zrozumienie i poznanie życia na lodowcach jest niezwykle ważne w badaniach czysto środowiskowych. To przecież kriokonit wraz z materią organiczną wyprodukowaną przez inżynierów ekosystemów lodowych dostaje się na przedpole lodowca i tam bierze udział w pierwszym tworzeniu gleb. To przecież pigmentowane organizmy przyspieszają topnienie powierzchni lodu, to w końcu ludzka ciekawość pcha nas do poznania i opisania życia na Ziemi. To ta ciekawość czyni nas ludźmi. Wielu biologów traktuje lodowce oraz organizmy żyjące na i w ich wnętrzu jako dziedzictwo przyrodnicze, które szczególnie w dobie obecnych zmian klimatu, wymaga poznania. Niestety, zwykle najlepiej poznane pod kątem bioróżnorodności są lodowce znajdujące się w okolicach stacji badawczych i te logistycznie łatwo dostępne. W skali globalnej to zaledwie kilka miejsc. Pozostaje postawić pytanie, co skrywa jeszcze przed nami niezbadana dotąd znaczna większość lodowców?
Zapraszamy do naszej GALERII, gdzie znajdziecie zdjęcia kriokonitów i "lodowych organizmów"
Autor: dr Krzysztof Zawierucha
