Arktyka wkracza w nową epokę niczym pendolino. To rewolucja. Zielenieje nawet woda

Jest takie miejsce w kanadyjskiej Arktyce, które Inuici – rdzenni mieszkańcy tego regionu świata – nazywają Qikiqtaruk, czyli Wyspą. Jego historia jest długa i złożona. Dwa wieki temu dotarł tutaj angielski żeglarz i odkrywca sir John Franklin poszukujący Przejścia Północno-Zachodniego – drogi morskiej z Europy do Azji przez labirynt arktycznych wysp na północ od kontynentu północnoamerykańskiego. To on nazwał to miejsce Wyspą Herschela, na cześć człowieka, o którym nikt na Qikiqtaruk nigdy nie słyszał. Pod koniec XIX w. swoją bazę założyli tu wielorybnicy polujący na olbrzymie wale grenlandzkie osiągające masę 100 ton.

Dziś wielorybników nie ma, a wielkim waleniom udało się przetrwać rzeź i pluskają teraz radośnie w coraz większej liczbie w Morzu Beauforta i innych arktycznych akwenach. Na „wyspie” funkcjonuje osada, do której latem przybywa niewielka społeczność inuicka zajmująca się głównie polowaniami, a także ochroną założonego tu w latach 80. XX w. parku narodowego. Wiosną i latem docierają tu również naukowcy, którzy na czas badań przejmują budynek dawnej bazy wielorybniczej. Monitorują coraz gwałtowniejsze zmiany w środowisku naturalnym Arktyki. Temperatury za północnym kołem podbiegunowym szybko się podnoszą, kurczy się grubość i zasięg lodu morskiego, słabnie wieczna zmarzlina. Na zmianę klimatu zaczynają gwałtownie reagować rośliny.

Wśród tych, którzy badają te reakcje, jest Isla Myers-Smith, profesor University of British Columbia w Vancouver, która od ćwierć wieku przybywa regularnie na Qikiqtaruk. Od paru lat towarzyszy jej grupa młodych naukowców, głównie biologów i meteorologów, tworzących grupę badawczą Team Shrub. Wspólnie starają się za pomocą obserwacji i eksperymentów terenowych opisać w detalach to, co od pewnego czasu pokazują z oddali satelity: błyskawiczną metamorfozę arktycznych lądów, które szybko się zazieleniają oraz zrzucają jedną szatę roślinną, aby odziać się w nieco inną. Za tą rewolucją w kanadyjskiej tundrze próbują nadążyć zwierzęta – najpierw roślinożerne, a potem polujące na nie drapieżniki.

Pierwsi wysłannicy Team Shrub przybywają na wyspę już wiosną. Zakładają małe kwadratowe poligony, na których potem zliczane są i opisywane wszystkie wyrastające roślinki. Takich wieloboków powstaje na Qikiqtaruk kilkadziesiąt. Wyspa ma powierzchnię ok. 100 km kw., a od kontynentu oddziela ją cieśnina o szerokości 5 km. Klasyfikowanie tundrowych roślin odbywa się podczas głównego letniego pobytu. Kilkunastu badaczy przylatuje wtedy małym samolotem. Przywożą mnóstwo sprzętu badawczego – od dronów po… herbaciane torebki.

Dzięki dronom można rozszerzyć perspektywę i uchwycić zmiany w krajobrazie i zbiorowiskach roślinnych całej wyspy. A torebki herbaciane służą do badania tempa rozkładu materii organicznej akumulującej się w glebie. Są zakopywane w jednym roku i odkopywane w następnym lub po dwóch latach. Zwykle do ziemi trafia ok. 5 tys. woreczków. Większość udaje się odnaleźć, a wtedy są ważone i poddawane rozmaitym analizom. Na podstawie takich analiz naukowcy mogą np. ocenić, ile gazów cieplarnianych uciekło do atmosfery w kolejnych latach w wyniku rozkładu martwej materii organicznej.

Czytaj też (Polityka): Dziura ozonowa już niedługo zniknie. A co z ochroną klimatu? Walczmy o niego tak samo

Rozpędzone pendolino

Takich miejsc w Arktyce, gdzie od lat prowadzi się regularne obserwacje szaty roślinnej, jest więcej, choć zdaniem badaczy wciąż o wiele za mało, jak na olbrzymią powierzchnię tego regionu świata i różnorodność jego krajobrazów. Na Qikiqtaruk tundra stała się gęstsza, wyższa i bardziej ekspansywna. Trawy i krzewinki wyrastają coraz wyżej. W jednym z opublikowanych ostatnio artykułów naukowych Isla Myers-Smith i jej współpracownicy ocenili, że do połowy XXI w. większość gatunków roślin tundrowych na wyspie podwoi swoją wysokość. Niektóre urosną nawet trzykrotnie – z kilkucentymetrowych liliputów zmienią się w pokaźne, jak na tundrowe realia, osobniki dorastające do 20–30 cm. W praktyce oznacza to podwojenie, a nawet potrojenie produkcji biomasy. Tej już przybywa w szybkim tempie.

W Arktyce trwa wielka ekspansja i przeprowadzka roślin, choć na razie główne zmiany zachodzą w obrębie samej tundry. W jej północnej części do miejscowych gatunków krzewinek i traw dołączają te, które przesunęły się z południowego skraju. Przed przybyszami ustępują niskie mchy, porosty i rośliny zielne, które wcześniej tu dominowały. Badania prowadzone od trzech dekad na 45 stanowiskach rozmieszczonych w tundrze Europy i Ameryki Północnej w ramach programu International Tundra Experiment wykazały, że na razie różnorodność biologiczna tundry nie zwiększyła się, a w niektórych miejscach nawet spadła w wyniku presji wyżej rosnących przybyszy z południa.

Naukowcy nazywają ten proces „zakrzewianiem” (ang. shrubification). To jeden z najbardziej charakterystycznych trendów obserwowanych obecnie w arktycznej tundrze, jej znak firmowy. Drugim jest „zadrzewianie” (ang. afforestation). Na Qikiqtaruk jeszcze nie zameldowały się w większych ilościach karłowate gatunki brzóz, wierzb i olch, ale bardziej na południu trwa już ich pochód. Drzewa zdobywają przyczółki w miejscach, gdzie temperatura i wilgotność powietrza wzrosły najbardziej. Zarastają teren, odbierając światło roślinom zielnym. Z kolei tam, gdzie jest bardziej sucho, masowo pojawiają się trawy reprezentujące gatunki typowe dla cieplejszej strefy lasów borealnych (tajgi). Te zmiany zaczęły się już ponad pół wieku temu, ale od początku tego stulecia zachodzą w tempie, które zdumiewa nawet doświadczonych badaczy.

To, co dziś dzieje się w Arktyce, przypomina rozpędzone pendolino, które wyruszyło w drogę powrotną ku dawnym czasom, gdy temperatury pod biegunem północnym były o wiele wyższe. Tym razem czynnikiem sprawczym jest człowiek podgrzewający klimat emisjami gazów cieplarnianych, ale prawdą jest i to, że ten region świata nigdy specjalnie nie przepadał za chłodami. O ile Antarktyda została w całości zlodowacona już 14–12 mln lat temu, o tyle za północnym kołem podbiegunowym naprawdę zimno zrobiło się dopiero przed ok. 2,5 mln lat. I za każdym razem, gdy na globie robiło się trochę cieplej, Arktyka błyskawicznie rozstawała się z lodem i zimnem.

Czytaj też (Polityka): Arktyka rozstaje się z lodem i chłodem. Za chwilę pożegna się też z tundrą

Pożegnanie z tundrą?

Parę lat temu badacze z Holandii i Kanady pojechali na sąsiadującą z Grenlandią kanadyjską Wyspę Ellesmere’a, gdzie pobrali próbki torfu sprzed 3 mln lat, czyli z pliocenu, epoki geologicznej poprzedzającej zimny plejstocen. Na ich podstawie zrekonstruowali średnią roczną temperaturę okolicy – wynosiła -3 st. C, a zatem była o 13 st. C wyższa niż dziś. Inna grupa naukowców ustaliła, opierając się na analizach skamieniałości otwornic pozyskanych z rdzeni podmorskich, że 3 mln lat temu wierzchnie warstwy oceanu w pobliżu Spitsbergenu miały temperaturę 18 st. C, a pod koniec XX w. było to ok. 0 st. C. Tymczasem cały glob był w owych plioceńskich czasach cieplejszy od naszego tylko o 2–3 st. C.

Czy właśnie w tym kierunku, czyli w stronę pliocenu, zmierza dziś dziarskim krokiem Arktyka, znacznie wyprzedzając resztę świata? Od pół wieku temperatura podnosi się tam dwa razy szybciej niż na całej planecie. W rezultacie Arktyka zaczyna rozstawać się z lodem morskim. Czy mogłaby też pożegnać się z tundrą? To możliwe, choć w tej chwili trudne do wyobrażenia. Niemniej niedawno na północno-wschodnim wybrzeżu Grenlandii odnaleziono materiał genetyczny należący do świerków, brzóz, topoli i innych drzew, które rosły tam 2 mln lat temu. Formalnie była to już epoka lodowcowa, ale jeszcze w łagodnej wersji i najwyraźniej do północnej Grenlandii powracał, przynajmniej od czasu do czasu, klimat umiarkowany, podobny do współczesnego klimatu środkowej Szwecji. Przy dalszym wzroście temperatury na Ziemi podobny scenariusz może się powtórzyć. Oczywiście nie z roku na rok, ani nawet ze stulecia na stulecie. Być może nie wydarzy się nigdy, jeżeli obecne ocieplenie okaże się krótkotrwałe. Na razie nic na to nie wskazuje – Arktyka zielenieje na potęgę.

Detale stają się dostrzegalne dopiero z bliskiej odległości. Na przykład naukowcy z Finlandii prowadzący badania w tundrze porastającej północny skraj Półwyspu Skandynawskiego opisali niedawno błyskawiczną ekspansję bażyny czarnej, krzewinki znanej raczej z cieplejszego Niżu Europejskiego oraz lokalnie z terenów górskich, choć chętnie zapuszczającej się w chłodniejsze okolice. Przybywająca z południa bażyna wypiera dość bezceremonialnie borówkę czarną. Ta jest wciąż powszechna, ale nie dominuje już tak w krajobrazie jak jeszcze trzy dekady temu. Wielkimi sprzymierzeńcami bażyny okazały się renifery, których ogromne stada wędrują po lapońskiej tundrze. Niczym strażnicy dawnego porządku duzi roślinożercy nie dopuszczają do ekspansji drzew, wyskubując ich młodziutkie siewki. Brzozy, wierzby i inne gatunki mają więc spore problemy z przeniknięciem do tundry, co wykorzystuje bażyna.

Inwazja krzewinek

Kolejna relacja pochodzi ze Spitsbergenu. Grupa glacjologów, którzy ostatniej zimy polecieli na północną część wyspy, by badać akumulację śniegu na tamtejszych lodowcach, ze zdumieniem przyglądała się, jak pod koniec lutego na ich poletka badawcze spada deszcz, a dwa tygodnie później cienka kołderka śniegu pokrywająca tundrę zaczyna znikać, ustępując miejsca świeżej zieleni. Działo się to zaledwie 1200 km od bieguna północnego w okolicy, w której jeszcze dwie dekady temu średnia temperatura lutego wynosiła -15 st. C. Jednak w lutym 2025 r. spadała do zaledwie -3,3 st. C, a w kilku poprzednich latach była niewiele niższa. „Zamiast przedzierać się przez zaspy śnieżne, brodziliśmy w kałużach wody. Zamiast mierzyć temperaturę lodu, wtykaliśmy termometry do rozmarzniętej gleby. To bardziej przypominało północną Szkocję niż Spitsbergen” – relacjonowali zszokowani badacze w „Nature Communications”.

Czy powinni być aż tak zaskoczeni? Nie dalej jak rok temu inna grupa badaczy nawierciła dno morskie w jednym z fiordów wrzynających się w północno-zachodnie wybrzeże Spitsbergenu, a w wydobytym rdzeniu zidentyfikowała całą masę resztek roślinnych zniesionych z pobliskiego lądu od początku XX w. Ilość tych organicznych drobin wzrosła skokowo w trzech ostatnich dekadach; należały głównie do dwóch gatunków: wierzby polarnej i dębika ośmiopłatkowego. Obie krzewinki zaczęły błyskawicznie przejmować tereny zajęte wcześniej przez mchy i porosty oraz opuszczone przez kurczące się lodowce górskie. Autorzy badań, na czele z Tommaso Tesim z Instytutu Badań Polarnych w Bolonii, ocenili, że przy takim tempie ocieplania się klimatu na wyspie powierzchnia tundry zdominowanej przez wierzbę polarną i dębika ośmiopłatkowego zwiększy się kilkakrotnie do końca XXI w.

Czytaj też (Polityka): Dr Mateusz Czesław Strzelecki opowiada o polskich badaniach polarnych

Ryby płyną na północ

Satelity detali nie widzą, ale dzięki nim można ocenić skalę zjawiska. To one pierwsze je dostrzegły. W latach 80. XX w. niektóre z nich wyposażono w radiometry mierzące promieniowanie elektromagnetyczne docierające z Ziemi, w tym to absorbowane i odbijane przez rośliny. Dane te posłużyły do stworzenia wskaźnika NDVI (ang. normalized difference vegetation index), przy pomocy którego zaczęto oceniać kondycję szaty roślinnej w różnych strefach klimatycznych i porach roku. Wykorzystywano je m.in. do monitorowania kondycji upraw. NDVI zmienia się w zakresie od -1 do 1. Wartości poniżej zera odnoszą się do akwenów, zero to ląd całkowicie pozbawiony szaty roślinnej, jedynka zaś oznacza gęstą i zdrową szatę roślinną. Pod koniec lat 90. XX w. satelity po raz pierwszy zarejestrowały przyspieszenie produkcji biomasy w Arktyce. Wskaźnik NDVI dla tundry nagle podskoczył.

Od tamtej pory tempo zazieleniania tylko rośnie. Rekordowe wartości NDVI dla arktycznej tundry zanotowano w kilku ostatnich latach. Oczywiście istnieją spore różnice regionalne – wszak mowa o formacji roślinnej zajmującej ok. 5 mln km kw. Najszybciej zazielenia się tundra w północnej Alasce, na północnym skraju kontynentalnej Kanady oraz na wybrzeżach niektórych arktycznych mórz sąsiadujących z Azją. Są to te same regiony, w których od początku tego stulecia zarejestrowano szybki wzrost temperatury powietrza w ciepłej połowie roku.

Co ciekawe, satelity wypatrzyły też niewielkie fragmenty tundry, dla których wskaźnik NDVI spadł – zamiast zielenieć, brązowieją. Głównie dotyczy to miejsc niszczonych przez pożary lub też takich, gdzie w wyniku tajania wiecznej zmarzliny pojawiły się nowe jeziora i tereny podmokłe. Generalnie jednak dominuje silny trend pozytywny, który od początku obecnej dekady nabrał takiej intensywności, że według wielu badaczy „arktyczna tundra właśnie wkroczyła w nową, cieplejszą epokę”. Cytat pochodzi z niedawnej publikacji we „Frontiers in Environmental Science”, podpisanej przez kilkudziesięciu naukowców uczestniczących we wspomnianym wcześniej projekcie International Tundra Experiment.

W Arktyce zielenieje nie tylko tundra, lecz także woda morska. Nicolas Cassar z Duke University, Susan Lozier z Georgia Institute of Technology i ich współpracownicy przedstawili w czerwcu na łamach „Science” wyniki obserwacji satelitarnych z lat 2002–22 wskazujące na wyraźny wzrost ilości fitoplanktonu w północnym Atlantyku, północnym Pacyfiku oraz w niektórych przybrzeżnych akwenach Oceanu Arktycznego. Kondycję fitoplanktonu ocenia się, mierząc koncentrację produkowanego przezeń chlorofilu – zielonego pigmentu absorbującego światło słoneczne i odgrywającego kluczową rolę w procesie fotosyntezy. „Pomiary wskazują na wyraźny wzrost produkcji biomasy przez fitoplankton zamieszkujący morza subarktyczne i arktyczne. Widać wyraźny związek pomiędzy jego rosnącą aktywnością a zmniejszaniem się zasięgu i grubości lodu morskiego” – raportowali badacze. Tam, gdzie znika białe, szybko pojawia się zielone.

Co ciekawe, Cassar i Lozier odnotowali zarazem wyraźne pogorszenie kondycji fitoplanktonu w wodach tropikalnych, podzwrotnikowych i umiarkowanie ciepłych. „Morza północne stają się coraz bardziej zielone, morza gorące – coraz bardziej niebieskie” – podsumowali. Kilka tygodni temu do podobnego wniosku doszła inna grupa badaczy. Glony, sinice i inne samożywne mikrusy stanowią fundament oceanicznego łańcucha pokarmowego. Nic dziwnego zatem, że w ślad za nimi, a także z powodu zbyt wysokich temperatur wody w niższych szerokościach geograficznych, na północ zaczynają się przenosić również ryby i inne zwierzęta morskie. „Nie wiemy, jak dokładnie będzie wyglądał świat roślin i zwierząt Arktyki za pół wieku, bo zależy to od wielu czynników o zasięgu lokalnym i regionalnym, ale jedno wydaje się pewne: przyroda tego kawałka świata zmieni się nie do poznania” – zauważyła niedawno w wywiadzie radiowym Isla Myers-Smith.