Wpływ działalności człowieka i zmian klimatycznych

Regiony tundry na Ziemi są surowe i odległe, więc osiedliło się tam mniej ludzi niż w innych środowiskach. Jednak ludzie mają długą historię w tundrze. Na przykład pierwsi ludzie, którzy przybyli do Ameryki Północnej z Azji ponad 20 000 lat temu, podróżowali przez rozległe tereny tundry na obu kontynentach. Od tego czasu aktywność człowieka w ekosystemach tundry wzrosła, głównie poprzez zdobywanie pożywienia i materiałów budowlanych. Ludzie zmienili krajobraz poprzez budowę domów i innych konstrukcji, jak również poprzez rozwój ośrodków narciarskich, kopalni i dróg. Polowania, wiercenia naftowe i inne działania spowodowały zanieczyszczenie środowiska i zagrażają dzikim zwierzętom w ekosystemach tundry. Naukowcy środowiskowe są zaniepokojeni, że ciągła ekspansja tych działań – wraz z uwolnieniem zanieczyszczeń powietrza, z których niektóre zubożają warstwę ozonową, i gazów cieplarnianych, które przyspieszają zmiany klimatu – zaczęła wpływać na samą integralność i trwałość ekosystemów Arktyki i alpejskiej tundry. Na przykład częstsze występowanie pożarów tundry zmniejszyłoby pokrycie porostów, co z kolei mogłoby potencjalnie ograniczyć siedliska karibu i zasoby na własne potrzeby dla innych gatunków arktycznych.

Wpływ zmian klimatu na regiony tundry spotkał się z dużym zainteresowaniem naukowców, jak również decydentów i opinii publicznej. Uwaga ta wynika częściowo z wysokiej wrażliwości tundry na ogólny trend globalnego ocieplenia. Podczas gdy średnia globalna temperatura powietrza na powierzchni ziemi wzrosła o około 0,9 °C (około 1,5 °F) od 1900 roku, średnie temperatury powietrza na powierzchni ziemi w Arktyce wzrosły o 3,5 °C (5,3 °F) w tym samym okresie. Wiele części regionu doświadczyło kilku kolejnych lat rekordowo ciepłej zimy od końca XX wieku. W niektórych miejscach to rekordowe zimowe ciepło było bezprecedensowe; trzymiesięczna średnia temperatura zimą w 2016 roku na norweskim archipelagu Svalbard była o 8-11°C (14,4-19,8°F) wyższa niż średnia z lat 1961-90. Większość klimatologów zgadza się, że ten trend ocieplenia będzie kontynuowany, a niektóre modele przewidują, że obszary lądowe na wysokich szerokościach geograficznych będą o 7-8 °C (12,6-14,4 °F) cieplejsze do końca XXI wieku niż były w latach 50-tych.

Globalne ocieplenie już spowodowało wykrywalne zmiany w ekosystemach Arktyki i alpejskiej tundry. Ekosystemy te są najeżdżane przez gatunki drzew migrujące na północ z pasa lasów, a obszary przybrzeżne są dotknięte przez podnoszący się poziom mórz. Oba zjawiska zmniejszają geograficzny zasięg arktycznej tundry. Inne zmiany zachodzące zarówno w arktycznej, jak i alpejskiej tundrze obejmują zwiększenie gęstości krzewów, wcześniejszą wiosenną odwilż i późniejsze jesienne przymrozki, zmniejszenie siedlisk rodzimych zwierząt oraz przyspieszony rozkład materii organicznej w glebie. Procesy te mogą w rzeczywistości przyczyniać się do większego ocieplenia w tundrze niż w innych regionach. Na przykład klimatolodzy zwracają uwagę, że ciemniejsze powierzchnie zielonych drzew iglastych i stref wolnych od lodu zmniejszają albedo (współczynnik odbicia światła od powierzchni) powierzchni Ziemi i pochłaniają więcej promieniowania słonecznego niż jaśniejsze śnieg i lód, zwiększając tym samym tempo ocieplenia.

Jedną z najbardziej uderzających zmian zachodzących w Arktyce jest szybkie topnienie lodu morskiego. Niektóre modele klimatyczne przewidują, że kiedyś w pierwszej połowie XXI wieku, letni lód morski zniknie z Oceanu Arktycznego. Brak letniego lodu wzmocniłby istniejący trend ocieplenia w regionach arktycznej tundry, jak również w regionach poza tundrą, ponieważ lód morski odbija światło słoneczne znacznie łatwiej niż otwarty ocean, a zatem ma chłodzący wpływ na atmosferę. Ponadto badania wskazują, że cofanie się lodu morskiego zwiększyłoby produktywność roślinności tundry, a wynikające z tego nagromadzenie biomasy roślinnej mogłoby prowadzić do bardziej ekstremalnych zjawisk, takich jak wielkie pożary tundry. Wreszcie, wolny od lodu Ocean Arktyczny poprawiłby dostęp do wysokich północnych szerokości geograficznych dla działalności rekreacyjnej i przemysłowej; prawdopodobnie spowodowałoby to dodatkowy stres dla roślin i zwierząt tundry, jak również osłabiłoby odporność samego ekosystemu tundry. Również w tundrach alpejskich ocieplenie klimatu może zachęcić do wzmożonej działalności człowieka i zwiększyć straty w populacjach roślin i zwierząt.

Szczególnie ważnym zagadnieniem jest los wiecznej zmarzliny w cieplejszym świecie. Łącznie tundra i tajga odpowiadają za około jedną trzecią globalnego magazynowania węgla w glebie, a duża część tego węgla jest związana w wiecznej zmarzlinie w postaci martwej materii organicznej. Niektóre z tych substancji organicznych zachowały się przez wiele tysięcy lat, nie dlatego, że są z natury trudne do rozkładu, ale dlatego, że ziemia pozostała zamarznięta. Rozmrożenie wiecznej zmarzliny naraziłoby materiał organiczny na rozkład mikrobiologiczny, co uwolniłoby węgiel do atmosfery w postaci CO2 i metanu (CH4). Tempo rozkładu mikrobiologicznego jest znacznie niższe w warunkach beztlenowych, w których uwalniany jest CH4, niż w warunkach tlenowych, w których powstaje CO2; jednak CH4 ma około 25 razy większy potencjał tworzenia efektu cieplarnianego niż CO2. Arktyka jest pochłaniaczem netto (lub repozytorium) atmosferycznego CO2 od końca ostatniej epoki lodowcowej. Jednocześnie jednak region ten był źródłem netto atmosferycznego CH4, głównie z powodu obfitości terenów podmokłych w regionie.

Niezliczone inne czynniki wpływają na wymianę związków zawierających węgiel między tundrą a atmosferą. Pożary tundry uwalniają CO2 do atmosfery, a istnieją dowody na to, że ocieplenie klimatu w ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat zwiększyło częstotliwość i dotkliwość pożarów tundry w Arktyce. Z kolei większa produktywność roślin wynikająca z dłuższego, cieplejszego sezonu wegetacyjnego może zrekompensować część emisji dwutlenku węgla z topnienia wiecznej zmarzliny i pożarów tundry. W istocie, ekolodzy i klimatolodzy zauważają, że istnieje duża niepewność co do przyszłości cyklu węglowego w Arktyce w XXI wieku. Obawiają się jednak, że transfer netto gazów cieplarnianych z ekosystemów tundry do atmosfery może potencjalnie pogłębić zmiany w klimacie Ziemi poprzez pętlę dodatniego sprzężenia zwrotnego, w której niewielki wzrost temperatury powietrza na powierzchni uruchamia łańcuch zdarzeń prowadzących do dalszego ocieplenia.

Feng Sheng Hu