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

Zdrowe opalanie, czyli jakie?

Jak długo mogę się dziś opalać? To pytanie zadajemy sobie szczególnie w bardzo słoneczne dni. Czy możliwe jest wyznaczenie czasu opalania, w którym naszemu organizmowi dostarczymy dawkę promieniowania potrzebną do wytworzenia witaminy D3, a jednocześnie…

Czytaj więcej

Wakacyjna lektura dla nauczycieli

Zachęcamy do wpisania na swoją wakacyjną listę lektur dwóch nowych raportów dotyczących edukacji przyrodniczej. To idealne lektury letnie dla tych wszystkich, którzy zainteresowani są nauczaniem STEM oraz wykorzystaniem gier w nauczaniu!

Czytaj więcej