Oceanul Antarctic și bogăția sa ecologică

În anul 2018, o hartă denumită după numele unui oceanograf a devenit virală. Așa-numita ”proiecție Spilhaus”, în care Pământul este vizualizat de deasupra Polului Sud, a fost realizată pentru a arăta conectivitatea oceanului planetar. Este o perspectivă care vine de la sine pentru cei care locuiesc în emisfera sudică, dominată de oceane.

Oceanul Antarctic, denumit și Oceanul Sudic sau chiar Oceanul Austral, este un ocean cu totul deosebit față de celelalte.

Depozitarea căldurii și a carbonului

Haideți, mai întâi, să ne uităm la capacitatea Oceanului Antarctic de a depozita căldura și carbonul în exces.

Oceanele lumii preiau peste 90% din căldura în exces rezultată din arderea combustibililor fosili și o treime din dioxidul de carbon. Oceanul Antarctic, la sud de paralela 30^oS, se estimează că stochează cca. 75% din căldura în exces absorbită de oceanul planetar și cca. 35% din excesul de carbon din atmosferă. El este principalul depozit de căldură și carbon al planetei.

Oceanul Sudic conectează toate celelalte oceane majore ale planetei, cu excepția Oceanului Arctic. Această legătură o constituie Curentul Antarctic Circumpolar (ACC) – cel mai mare curent oceanic de pe Pământ. Acesta transportă de peste 100 de ori debitul tuturor râurilor de pe planetă, suficientă apă pentru a umple Lacul Ontario în câteva ore.

O combinație dintre vânturile puternice și pasajul neîntrerupt din jurul Antarcticii dau ACC debitul și viteza mari.

Interacțiunea curenților oceanici planetari

Roaring Forties, Furious Fifties și Screaming Sixties sunt denumiri populare pentru puternicele vânturi vestice care bat, aproape neîntrerupt, de-a lungul Oceanului Antarctic, creând valuri la fel de impresionante. Aceasta face ca suprafața oceanului să fie extrem de activă și greu de măsurat.

Însă schimburile de căldură și carbon de la nivelul acestei interfețe complicate sunt deosebit de importante, fapt pentru care oceanografii și-au proiectat dispozitive speciale pentru acest mediu provocator.

Pentru a înțelege cu adevărat Oceanul Sudic, trebuie să gândim în trei dimensiuni. Apele cu diferite proprietăți se amestecă atât orizontal, cât și vertical, prin vârtejuri.

Apa subtropicală relativ caldă este amestecată la sud, apa rece de adâncime din Atlanticul de Nord se ridică spre suprafață, iar masele de apă polară mai rece se amestecă înspre nord și se scufundă înapoi. Această interacțiune complexă este dată de vânturi și de relieful fundului oceanului.

La nord, există doar trei constrângeri majore: Strâmtoarea Drake (situată între Capul Horn, Chile și Antarctica), cu o lățime de 850 km, și platourile submarine Kerguelan și Campbell. Spre sud, ACC se lovește de Antarctica. Aici, oceanul joacă un alt rol crucial în climatul global, aducând apele circumpolare de adâncime relativ calde (și în încălzire) în contact cu ghețurile Antarcticii.

Înghețul și dezghețul din fiecare an

Ciclul anual al formării și topirii gheții din jurul Antarcticii este unul dintre ciclurile definitorii ale planetei noastre și o fațetă importantă a Oceanului Antarctic. Cele două regiuni polare nu ar putea fi mai diferite din acest punct de vedere.

Arctica are o suprafață redusă, cu un ocean adânc înconjurat de mase de uscat cu strâmtori înguste. Antarctica are o suprafață mare, cu un platou continental înconjurat de ocean. În fiecare an, 15 milioane de kilometri pătrați de gheață marină avansează și se retrag din aceste ape.

În contrast cu schimbările clare și dramatice din nord, ciclul gheții marine din Antarctica urmează un tipar mai puțin evident. În fața unui ocean în încălzire, s-a extins încet înspre nord până în anul 2016, pentru ca apoi să înceapă brusc să se contracte.

Uitându-ne la ciclul gheții marine din Antarctica, ne-am putea gândi că aceasta doar se formează și se topește în același loc, pe măsură ce vremea se răcește și se încălzește în decursul anului. Însă, în realitate, cea mai mare parte a producție de gheață marină are loc în polinii – adevărate fabrici de gheață marină localizate lângă coastă, unde vânturile antarctice puternice creează și apoi spulberă gheața nou formată pe măsură ce aceasta apare.

Acest proces ne face să ne întoarcem cu gândul la circulația oceanică planetară. Atunci când se formează noua gheață, sarea din apa marină care îngheață este îndepărtată și amestecată cu apa marină de dedesubt, creându-se o apă marină mai rece și mai sărată, care coboară spre fundul oceanului și se scurge înspre nord.

Poliniile sunt precum stațiile de metrou în sistemul global de transport, prin care apa se scufundă la poli și se scurge spre nord pentru a fi amestecată înspre suprafața, într-un ciclu care durează aproape 1000 de ani.

Nu toate banchizele se comportă la fel

Simulările pe calculator au arătat cum banchizele din Antarctica au scăzut în ultimul mileniu. Deoarece aceste extensii plutitoare ale calotei glaciare interacționează direct cu apele oceanice, ele face calota de gheață sensibilă la schimbările climatice. Încălzirea oceanului și modificările din sursele de apă cu care banchiza vine în contact pot duce la afectarea acesteia, împreună cu toată pătura de gheață.

Însă nu toate banchizele se comportă la fel ca răspuns la schimbările climatice. Unele depresiuni (cavități) oceanice sunt reci și se modifică mai greu. Altele sunt chiar calde, în termeni polari, datorită interacțiunilor cu apele circumpolare de adâncime. Acestea din urmă sunt în schimbare rapidă chiar în prezent.

Putem observa din spațiu multe procese din criosferă (totalitatea apei în stare solidă, incluzând apele marine, lacustre, curgătoare, ghețarii, calotele glaciare și pământul înghețat (împreună cu permafrostul)), dar, pentru a înțelege cu adevărat cât de adânc sub gheață ajunge oceanul, trebuie să cercetăm la sute de metri sub straturile de gheață.

Pentru a face prognoze climatice este necesar să înțelegem în detaliu procesele care au loc la scări reduse de timp, cum ar fi ciclurile mareice, din zone ale planetei pe care abia acum am început să le explorăm.

Studierea oceanului

Cum putem studia un ocean atât de întins și de furtunos? Cu ajutorul roboților.

Sateliții analizează suprafața oceanului încă din anii 1980. Această tehnologie poate măsura proprietăți precum temperatura sau înălțimea suprafeței și poate fi utilizată și pentru estimarea productivității biologice. Însă sateliții nu pot vedea sub suprafața apei.

Când proiectul Argo a fost lansat în anii 1990, el a revoluționat științele pământului, prin crearea unei rețele de sonde oceanice plutitoare care măsoară temperatura și salinitatea până la adâncimi de doi kilometri.

Vasul de cercetare Kaharoa deține recordul mondial pentru depunerea celui mai mare număr de sonde Argo în Oceanul Antarctic, inclusiv în ultima sa călătorie din sudul Australiei și Oceanul Indian.

Proiectul Argo este doar începutul unei noi ere în cercetarea oceanului. Sondele de adâncime Argo se scufundă până la șase kilometri adâncime pentru a detecta până unde a pătruns încălzirea oceanului.

Trecutul și viitorul Oceanului Antarctic

Pământul nu a arătat întotdeauna așa cum este astăzi. În anumite momente din trecutul planetei noastre, Oceanul Antarctic nici nu exista. Continentele și bazinele oceanice erau în poziții diferite, iar climatul era foarte diferit.

Din punctul de vedere îngust al evoluției umane, Oceanul Antarctic a fost o componentă stabilă a sistemului climatic și a suferit oscilații glaciare relativ blânde. Însă ciclurile glaciare se desfășoară pe parcursul a zeci de mii de ani.

Omenirea produce schimbări climatice foarte rapide. Cei aproape trei sute de ani de la începutul revoluției industriale sunt doar o clipită în contextul geologic.

Schimbările din viitorul apropiat (până în anul 2050) și pe termen lung (până în anul 2300) sunt dificil de prognozat. Ceea ce o să se întâmple este destul de clar, însă când o să se întâmple este mai greu de estimat.

Viața din ocean la sub zero grade

La prima vedere, Antarctica pare un mediu de gheață și zăpadă inospitalier și aproape sterp, pătat din când în când cu păsări marine și foci. Însă sub suprafață descoperim un ocean plin de viață și de ecosisteme complexe, de la alge unicelulare și creaturi nevertebrate minuscule la bine cunoscuții prădători de top: pinguinii, focile și balenele.

Oceanul Antarctic găzduiește peste 9000 de specii marine cunoscute – iar expedițiile și studiile continuă să descopere altele noi.

Viața din Oceanul Antarctic nu este ușor de studiat. Valurile pot atinge peste 20 m înălțime, iar aisbergurile și gheața pândesc de peste tot. De multe ori, temperatura apei este sub zero grade Celsius – apa dulce îngheață la 0^oC, dar apa sărată îngheață la aproape -2^oC. Deși scufundările sunt posibile, cea mai mare parte a studierii vieții din Oceanul Sudic se face prin prelevarea de probe de la distanță.

Oamenii de știință folosesc dispozitive robotice, cum ar fi vehiculele subacvatice operate de la distanță pentru a preleva probe și pentru a prinde și aduce la suprafața organisme care trăiesc pe fundul oceanului. Materialul genetic este prelevat de la mamiferele marine cu ajutorul unor tuburi de biopsie (asemănătoare unor ace), legate de un cordon, care sunt trase de la distanță în corpul animalelor.

Putem obține mai multe informații despre diversitatea vieții cu ajutorul ADN-ului din mediu. Urme ale organismelor sunt filtrate din probele de apă și sunt analizate cu ajutorul unor metode genetice care pot identifica ce specii sunt sau au fost prezente.

În fiecare expediție se descoperă specii noi – unele dintre ele potențial valoroase din punct de vedere comercial, dar toate importante pentru ecosistemul oceanului. Cunoștințele noastre despre diversitatea din regiune se îmbogățesc rapid.

Cu toate acestea, Oceanul Antarctic este vast și o mare parte a sa a rămas nestudiată sau doar parțial studiată.

La baza lanțului trofic

În Oceanul Antarctic, producătorii primari (organismele de la care pornește lanțul trofic) sunt reprezentați de o gamă largă de organisme, pornind de la algele unicelulare, la diatomee, cu cochiliile lor complicate formate din siliciu, și până la macroalge, cum ar fi varecul (alge marine brune).

Varecul și alte alge marine supraviețuiesc, de obicei, doar acolo unde aisbergurile nu ating fundul mării. Diatomeele sunt diverse, iar unele specii trăiesc pe partea inferioară a gheții marine.

Algele din gheață reprezintă o sursă înseamntă de hrană pentru krilli, crustacee mici care constituie o componentă critică a rețelei trofice din Oceanul Sudic.

În mod uimitor, frigurosul Ocean Antarctic este casă pentru izvoarele hidrotermale fierbinți. Aceste comunități, care includ densități uriașe de crustacee și echinoderme, își obțin energia din chimicalele care ies din scoarța terestră, fără a avea nevoie de lumina solară.

Nevertebratele antarctice reprezintă mai mult de 90% dintre toate speciile Oceanului Sudic. Peste 50% dintre acestea se găsesc numai aici. Aceste nevertebrate sunt, de obicei, mai mari decât rudele lor din apele mai calde dinspre nord. Acest fenomen este cunoscut sub denumirea de ”gigantism polar” și se întâlnește la mai multe grupe de viețuitoare, printre care păianjeni de mare uriași, bureți de mare uriași și viermi de dimensiunea unui antebraț.

Nu se știe cu exactitate de ce nevertebratele din Antarctica cresc atât de mari, dar poate avea legătură cu nivelurile ridicate de oxigen, rata de creștere redusă sau absența unor prădători, cum ar fi rechinii sau crabii.

La vârful lanțului trofic

În cadrul lanțului trofic marin, krillul antarctic este poziționat între producătorii primari reprezentați de alge și cunoscuții prădători de top, care sunt întotdeauna asociați cu Antarctica.

Balenele își procură cea mai mare parte a energiei prin înghițituri mari din bancuri de krilli (10.000-30.000 de indivizi pe metrul cub), iar dungile roz de pe excrementele de pinguin și focă arată că și aceste animale se hrănesc cu krilli.

Peștii și cefalopodele (calamarii și caracatițele) prosperă în apele Oceanului Antarctic, furnizând hrana pentru mamiferele marine care se scufundă la mare adâncime, ca de exemplu focile-elefant. Unele specii de pești sunt atât de bine adaptate la apele reci bogate în oxigen încât nu își mai produc globule roșii, ci proteine anticongelante, care le ajută să supraviețuiască în apele cu temperaturi de sub zero grade Celsius.

Protejarea mediilor marine

Fără îndoială, oamenii sunt cei mai vorace prădători din Oceanul Antarctic. Antarctica este un continent îndepărtat, însă în 200 de ani de la descoperirea sa, mările din jurul Antarcticii au fost intens exploatate de către om. Mai întâi au apărut vânătorii de foci, apoi vânătorii de balene, ducând aceste specii în pragul extincției. Chiar și pinguinii au fost vânați pentru grăsimea lor.

Mai recent, peștii și krillii (care sunt pescuiți pentru suplimentele alimentare) au devenit țintele principale, iar populațiile anumitor specii au intrat în declin drept consecință.

Când impacturile mai puțin directe, cum ar fi încălzirea și acidificarea oceanului, se combină cu pescuitul intensiv, aceasta poate duce la declinul populațiilor de krill, care, la rândul său, afectează prădătorii de top, cum sunt balenele.

Pescuitul în Oceanul Antarctic este dificil de reglementat, deoarece aceste ape nu aparțin niciunei țări. Pentru a gestiona impactul pescuitului, au fost stabilite cote de pescuit de către Convenția pentru Conservarea Resurselor Marine Vii din Antarctica (CCAMLR). Acest organism internațional are rolul și de a stabili mai multe zone marine protejate. Fără aceste eforturi de gestionare a pescuitului, componente critice ale rețelei trofice ar fi exploatate atât de intens încât ar duce la colapsul ecosistemelor.

Schimbarea mediului înseamnă schimbarea ecosistemelor

Peste 21.000 de turiști și oameni de știință vizitează Antarctica în fiecare an, aducând cu ei potențiale boli, poluare și specii invazive. Pentru a gestiona impactul omului asupra ecosistemelor antarctice și pentru a ajuta la negocierile politice, pe 23 iunie 1961 a fost parafat Tratatul Antarcticii. Acest tratat reglementează toate activitățile de la sud de paralela 60 ^oS și include un protocol de protecție a mediului.

Impactul schimbărilor climatice și acidificării oceanului este, cu toate acestea, vizibil în Oceanul Antarctic, prin încălzirea apei oceanice, reducerea suprafeței de gheață și colapsul banchizei.

Tot mai multe cercetări arată că chiar și îndepărtatul Ocean Antarctic nu este separat cu adevărat de restul lumii, încălzirea, poluarea cu plastic și speciile invazive ajungând în apele antarctice de dincolo de frontul polar. Insulițe de alge marine din afara Antarcticii, unele dintre ele purtând animale, pot traversa Oceanul Sudic și pot ajunge până pe țărmurile Antarcticii. În prezent, ele par a nu supraviețui climatului extrem al Antarcticii, dar acest lucru se poate schimba odată cu încălzirea globală. Noile specii vor pune o mare presiune asupra speciilor de plante și animale endemice din Antarctica.

nsă nu totul este de rău augur. În deceniile care au trecut de la semnarea Tratatului Antarctic, s-a putut observa că națiunile pot lucra împreună la rezolvarea provocărilor Antarcticii. Un exemplu îl constituie stabilirea zonelor marine protejate ale Antarcticii. Acest nivel de cooperare internațională ne poate da speranțe nu numai pentru viitorul Oceanului Antarctic, ci și pentru alte provocări aflate în fața omenirii.

Sursa: The Conversation.