Тъмната тайна на Арктика: Защо ледовете на Гренландия почерняват и се топят рекордно бързо

Леденият щит на Гренландия е един от най-големите резервоари на прясна вода на планетата. Повърхността му е предимно ярко бяла и отразява по-голямата част от слънчевата радиация (високо албедо). През последните две десетилетия обаче сателитните снимки регистрираха появата и разширяването на забележима ивица с намалена отражателна способност по западния край на ледника – така наречената „тъмна зона“. Тази зона, широка 50-100 км и дълга стотици километри, потъмнява ежегодно през летния сезон на топене, което кара леда да поглъща значително повече слънчева енергия и да се топи по-бързо.

Тъмната зона се намира в долната част на ледника, където лятното топене надвишава натрупването на сняг. Появата ѝ е свързана не само с климатичните промени, но и с биологичните и физичните процеси на ледената повърхност. Основният фактор за днешното потъмняване е масовото развитие на ледникови водорасли, главно от групата Zygnematophyceae (стрептофитни водорасли, по-специално Ancylonema).

Тези микроскопични организми живеят в горните сантиметри на повърхностния лед и образуват гъсти цъфтежи през топлия сезон. Водораслите произвеждат тъмни фенолни пигменти (понякога наричани „пурпурни защитни феноли“), предимно с лилав и кафяв цвят, които предпазват клетките от интензивната ултравиолетова светлина, но също така драстично намаляват отразяващата способност на повърхността (албедото) и работят като естествен слънчев екран. Докато чистият сняг отразява до 80-90% от слънчевото излъчване, в тъмната зона този показател може да намалее до 30-40%, а на места и до по-ниско.

Проучванията с помощта на дронове и сателитни данни показват, че именно разпределените биологично активни примеси, предимно тези водорасли, определят пространствения модел на тъмната зона и нейното ниско албедо през периода на топене.

Те са отговорни за по-голямата част от потъмняването на леда, въпреки че прахът и саждите също допринасят за това. Тези организми показват забележителна устойчивост. Те ефективно абсорбират и съхраняват ограничените хранителни вещества (особено фосфор и азот), което им позволява да колонизират нови райони дори в условия на недостиг на хранителни вещества.

Тъмната зона започва активно да се проявява и разширява в началото на 2000-те години. През последните 20 години тъмната зона се превърна от локално явление в значителен фактор. Но защо точно сега водораслите се размножават толкова активно?

С продължаването на глобалното затопляне снежната покривка на ледника се топи по-рано и се отдръпва повече, като разкрива все по-голяма площ от чист лед. Този лед осигурява идеални условия за водораслите: течна вода под формата на тънък филм или локви, както и хранителни вещества.

Най-важният хранителен елемент е фосфорът, който се доставя главно с вятърния прах от местните скални разкрития (по-специално от минерала хидроксиапатит). Прахът се утаява върху леда, разтваря се в топящата се вода и подхранва цъфтежа. Това предизвиква положителна обратна връзка. Колкото повече лед се топи, толкова повече се появяват лед и прах и в резултат на това повече водорасли. В резултат на това потъмняването става още по-силно, а топенето – още по-интензивно.

Учените смятат, че цъфтежът на ледниковите водорасли увеличава топенето на повърхността в югозападната част на Гренландия с около 10-13%. През някои сезони приносът може да бъде дори по-забележим. През 2017 г. например водораслите в зоната на тъмната ивица са причинили допълнително изхвърляне на топящи се води в размер на около 10% от това, което би се стопило без тях. Тъй като снежната линия продължава да отстъпва и сезонът на топене се удължава, зоната, достъпна за колонизация от водорасли, се увеличава. Последните проучвания показват, че водораслите са в състояние да разширят зоната си на местообитание по-навътре в ледника.

В обобщение, тъмната зона е сложен феномен, в който изменението на климата и биологичните процеси взаимно се подсилват. Микроскопичните водорасли са се превърнали в един от важните фактори, определящи скоростта на загуба на маса на гренландския леден щит и съответно приноса за повишаване на нивото на световния океан