KRA LODOWA: POŁOŻENIE, CECHY I ORGANIZMY - ŚRODOWISKO - 2025

Pakiet lodowy lub lód morski to zestaw pływających lądolodów, które powstają w wyniku zamarzania wody morskiej w polarnych rejonach oceanicznych Ziemi. Lądowe oceany polarne są pokryte lodem morskim sezonowo (tylko zimą) lub na stałe przez cały rok. Są to najzimniejsze środowiska na naszej planecie.

Cykle temperatury i nasłonecznienia w polarnych oceanach charakteryzują się dużą zmiennością. Temperatura może wahać się od -40 do -60 ° C, a cykle nasłonecznienia wahają się od 24 godzin światła dziennego latem do całkowitej ciemności zimą.

Rysunek 1. Ślad na okładzie z lodu. Źródło: LBM1948, źródło Wikimedia Commons

Lód morski lub pakiet lodu pokrywa 7% powierzchni planety i około 12% wszystkich oceanów lądowych. Większość z nich znajduje się w czapach polarnych: Arktyczny hełm polarny na Oceanie Arktycznym na północy i Antarktyczny hełm polarny na południu.

Lód morski podlega corocznemu cyklowi zmniejszania się i odbudowy swojej powierzchni, co jest naturalnym procesem, od którego zależy jego życie i struktura ekosystemu.

Grubość polarnych pokryw lodowych Ziemi jest również bardzo zmienna; waha się od jednego metra (w czasie topnienia) do 5 metrów (w czasach stabilności). W niektórych miejscach mogą tworzyć się warstwy lodu morskiego o grubości do 20 metrów.

Z powodu połączonego działania wiatrów, wahań prądów morskich oraz wahań temperatury powietrza i morza, lód morski jest układami wysoce dynamicznymi.

Lokalizacja i charakterystyka

Kra lodowa Antarktydy

Pakiet lodowy Antarktydy znajduje się na biegunie południowym wokół kontynentu Antarktydy.

Co roku w grudniu jego lód topi się lub topi w wyniku wzrostu temperatury letniej na południowej półkuli Ziemi. Jego rozszerzenie wynosi 2,6 mln km ² .

Zimą, wraz ze spadkiem temperatur, tworzy się ponownie i osiąga powierzchnię równą kontynentowi o powierzchni 18,8 mln km ² .

Arktyczna kra lodowa

W pakiecie lodowym Arktyki topią się tylko te części, które znajdują się najbliżej obszarów kontynentalnych. Zimą na północy osiąga powierzchnię 15 mln km ^2, a latem zaledwie 6,5 mln km ² .

Rysunek 2. Łódź przekraczająca pakiet lodu. Źródło: LBM1948, źródło Wikimedia Commons

Fizyka lodu morskiego

Pływające masy lodu morskiego

Lód jest mniej gęsty niż woda i unosi się na powierzchni oceanu.

Gdy woda przechodzi ze stanu ciekłego do stanu stałego, tworzona struktura krystaliczna ma puste wolne przestrzenie, a stosunek masy do objętości (gęstość) jest niższy niż w przypadku wody w stanie ciekłym.

Kanały i pory wewnętrzne

Kiedy czysta woda zestala się w lód, tworzy kruchą substancję stałą, której jedynymi wtrąceniami są pęcherzyki gazu. W przeciwieństwie do tego, gdy wody morskie zamarzają, powstały lód jest półstałą matrycą, z kanałami i porami wypełnionymi roztworem soli morskiej.

Zasolenie

Rozpuszczone substancje, w tym sole i gazy, nie przedostają się do struktury krystalicznej, ale osadzają się w porach lub krążą w kanałach.

Morfologia tych porów i kanałów, całkowita objętość zajmowanego przez nie lodu oraz zasolenie zawartego w nich roztworu morskiego zależą od temperatury i wieku tworzenia się lodu.

Następuje drenaż roztworu morskiego pod wpływem siły grawitacji, co skutkuje stopniową redukcją całkowitego zasolenia lodu morskiego.

Ta utrata zasolenia zwiększa się latem, kiedy powierzchniowa warstwa pływającej masy lodu topi się i przesącza; To niszczy strukturę porów i kanałów, a zawarte w nich roztwory morskie wypływają.

Temperatura

Temperatura na górnej powierzchni pływającej masy lodu morskiego (około -10 ° C) jest determinowana temperaturą powietrza (która może sięgać -40 ° C) oraz izolacyjnością pokrywy śnieżnej.

Natomiast temperatura spodniej strony pływającej masy lodu jest równa temperaturze zamarzania wody morskiej, na której spoczywa (-1,8 ° C).

Powoduje to gradienty temperatury, zasolenia - a tym samym rozpuszczonych substancji rozpuszczonych i gazów - oraz objętości porów i kanałów w masie lodu morskiego.

W ten sposób w okresie jesienno-zimowym lód morski jest chłodniejszy i ma większe zasolenie.

Organizmy zamieszkujące lód morski

Kry lodowe są regionami o wysokiej produktywności, o czym świadczy duża liczba ssaków i ptaków, które polują i żerują w tych regionach. Wiadomo, że wiele z tych gatunków migruje na ogromne odległości, aby żerować na tych obszarach lodu morskiego.

Niedźwiedzie polarne i morsy obfitują w pakiet lodowy Arktyki, a pingwiny i albatrosy w pakiecie lodowym Antarktydy. W obu obszarach lodu morskiego występuje obecność fok i wielorybów.

W lodzie morskim następuje znaczny sezonowy rozwój fitoplanktonu, mikroalg, które przeprowadzają fotosyntezę i głównych producentów łańcucha troficznego.

To właśnie ta produkcja utrzymuje zooplankton, ryby i organizmy głębinowe, którymi z kolei żywią się wspomniane ssaki i ptaki.

Różnorodność organizmów w lodzie morskim jest mniejsza niż w strefach tropikalnych i umiarkowanych, ale w kry występuje również ogromna liczba gatunków.

Ryc. 3. Niedźwiedź polarny skaczący z wyspy Spitsbergen, Svalbard, Norwegia. Źródło: https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Polar_Bear_AdF.jpg

Formy życia w przestrzeniach lodu morskiego

Kluczowym parametrem warunkującym istnienie życia w lodzie morskim jest istnienie wystarczającej przestrzeni w matrycy lodowej, przestrzeni, która umożliwia również ruch, pobieranie składników odżywczych oraz wymianę gazów i innych substancji.

Pory i kanały w matrycy lodu morskiego pełnią funkcję siedlisk dla różnych organizmów. Na przykład bakterie, różne gatunki okrzemek glonów, pierwotniaki, torfowiska, wiciowce i widłonogi mogą żyć w kanałach i porach.

Wykazano, że tylko wrotki i torfowiska są zdolne do przemieszczania się po kanałach i migracji przez poziomy lodu morskiego.

Pozostałe organizmy, takie jak bakterie, wiciowce, okrzemki i małe pierwotniaki, żyją w porach mniejszych niż 200 μm, wykorzystując je jako ostoję, gdzie czerpią korzyści z niskiej presji drapieżników.

Bakterie, archebakterie, sinice i mikroalgi w lodzie morskim

Dominującym gatunkiem w pakiecie lodowym są mikroorganizmy psychrofilne, czyli ekstremofile, które tolerują bardzo niskie temperatury.

Wśród organizmów prokariotycznych zasiedlających lód morski dominującą grupę stanowią bakterie heterotroficzne, które są psychrofilne i halotolerancyjne, czyli żyją w warunkach dużego zasolenia, jako gatunki wolno żyjące, a także związane z powierzchniami.

Archaea odnotowano również na obu pokrywach lodowych, Arktyce i Antarktydzie.

Kilka gatunków cyjanobakterii zamieszkuje lód morski Arktyki, ale nie znaleziono ich na Antarktydzie.

Glony okrzemkowe są najlepiej zbadaną grupą eukariontów w lodzie morskim, ale są też m.in. bruzdnicowate, orzęski, otwornice i chlorofity.

Zmiany klimatyczne wpływają szczególnie na polarne kry lodowe i wielu ich gatunkom grozi wyginięcie z tego powodu.

Bibliografia

1. Arrigo, KR i Thomas, DN (2004). Znaczenie biologii lodu morskiego na Oceanie Południowym na dużą skalę. Nauka Antarktyczna. 16: 471-486.
2. Brierley, AS i Thomas, DN (2002). Ekologia lodu pakowego z Oceanu Południowego. Postępy w biologii morskiej. 43: 171-276.
3. Cavicchioli, R. (2006). Archaea przystosowane do zimna. Nature Recenzje Mikrobiologia. 4: 331-343.
4. Collins, RE, Carpenter, SD i Deming, JW (2008). Przestrzenna heterogeniczność i dynamika czasowa cząstek, bakterii i pEPS w arktycznym zimowym lodzie morskim. Journal of Marine Systems. 74: 902-917.
5. Uprawa, RL; Shepherd, A.; Wingham, DJ (2015). Zwiększona objętość lodu morskiego w Arktyce po anomalnie niskim stopieniu w 2013 r. Nature Geoscience. 8 (8): 643–646. doi: 10.1038 / NGEO2489.