Życie najbardziej podstawowych organizmów w morzu – fitoplanktonu – ujawnia nam dramatyczne zmiany klimatyczne w lodowym świecie Antarktyki. Nowa praca badawcza, powstała we współpracy naukowców z Danii, Australii, USA, Hiszpanii i Nowej Zelandii, otwiera wgląd w niemal trzy dekady zmian w składzie społeczności planktonowych na „Południu”, ujawniając, że drobne algi powoli zastępują obecnego króla ekosystemu – okrzemki – pod względem powierzchni i znaczenia.

Ministerstwo na najniższym szczeblu

W latach 1997–2023 zaobserwowano znaczny spadek udziału okrzemek (alg krzemionkowych), przy równoczesnym wzroście mniejszego planktonu – haptofitów i kryptofitowych pierwotniaków. Spadek okrzemek szacuje się na około 0,32 mg Chl-a/m³ (co stanowi około jedną trzecią ich średniego stężenia), podczas gdy haptofity i kryptofity odnotowały wzrost o odpowiednio 0,08 i 0,23 mg Chl-a/m³. Zmiany te znacząco wpłynęły na procesy biologiczne oraz znaczenie Morza Antarktycznego w magazynowaniu węgla, sugerując reorganizację w samym rdzeniu sieci troficznych.

Regeneracja po 2016 roku – nowa szansa czy chwilowe odejście?

Interesująca faza miała miejsce po 2016 roku, kiedy zarejestrowano pierwsze oznaki odradzania się okrzemek, szczególnie na antarktycznym szelfie kontynentalnym. Jednocześnie kryptofity rosły wykładniczo, co zbiegło się z nagłym wycofywaniem się lodu morskiego. Czy jest to jedynie tymczasowa adaptacja do zaburzonych warunków – takich jak zwiększone światło i zmienna dostępność składników odżywczych – czy początek trwałego powrotu dużych społeczności fitoplanktonowych, pozostaje kwestią otwartą.

Klimatyczne wyzwalacze: lód, ciepło, żelazo

Przyczyny tych biologicznych wahań są dość jasne: coraz mniej lodu morskiego, wzrost temperatur powierzchniowych oraz spadek ilości żelaza – kluczowego składnika odżywczego dla okrzemek – stworzyły środowisko bardziej sprzyjające mniejszym, bardziej elastycznym organizmom, takim jak haptofity i kryptofity. Utrata lodu morskiego nie jest jedynie wskaźnikiem globalnego ocieplenia – zmienia ona strukturę ekosystemu i funkcjonowanie biologicznej „pompki” wprowadzającej węgiel w głąb oceanów.

Rozszerzone implikacje – od kryla do delfinów

Okrzemki nie tylko dominowały ilościowo – stanowiły one pożywienie dla kryla, kluczowego ogniwa w łańcuchu pokarmowym, który obejmuje pingwiny, foki i wieloryby. Ograniczenie liczby okrzemek powoduje wyraźne osłabienie „automatu” żywieniowego: mniej pożywienia dla kryla oznacza mniej energii dla większych organizmów, co może mieć daleko idące skutki dla społeczności żyjących na Antarktyce.

Model klimatyczny i potwierdzenie w terenie

Aby zrozumieć te procesy, naukowcy połączyli obserwacje satelitarne – temperatury powierzchni, kolor oceanu i pokrywę lodową – z analizą pigmentów w ponad 14 tysiącach próbek pobranych z morza. Modele uczenia maszynowego przekształciły dane pigmentowe w przestrzenne szacunki fitoplanktonu, tworząc pierwszy wiarygodny obraz zmian czasowych i przestrzennych grup fitoplanktonowych na Antarktyce.

Jak bardzo zmienił się system?

W latach 1997–2023 całkowite stężenie chlorofilu (Chl-a) w częściach antarktycznego szelfu i strefy sezonowego lodu morskiego wzrosło o około 41% w porównaniu do wartości referencyjnej (0,78 mg Chl-a/m³). Co ciekawe, wewnątrz samego szelfu trend zmian nie jest istotny, lecz szerszy system notuje dramatyczne wahania. Zmiany te zostały statystycznie potwierdzone w 80% lokalizacji, z wysokim poziomem wiarygodności.

Otwarte pytania i dalsza potrzeba monitorowania

Chociaż zmiany są wyraźnie udokumentowane, kluczowe pytanie pozostaje: czy odrodzenie się okrzemek po 2016 roku będzie stabilne i długotrwałe, czy tylko epizodyczną adaptacją? Dalsze misje satelitarne, takie jak PACE (Plankton, Aerosol, Cloud and ocean Ecosystem), będą kluczowe dla monitorowania tych trendów i odpowiedzi na ten dylemat. Ponadto zagrożone jest przetrwanie biologicznej pompy węglanowej – procesu, który w ogromnym stopniu wpływa na regulację klimatu na Ziemi.

Szerszy obraz globalnych zmian

To badanie antarktycznej dynamiki mikrobiologicznej ilustruje szersze zjawisko – że zmiany klimatyczne zmieniają ekosystemy od ich podstawowych komponentów biologicznych. Zmniejszenie ilości lodu morskiego, wzrost temperatur i zmiany w dostępności składników odżywczych mają efekt domina: zmieniają fitoplankton, który z kolei zmienia populację kryla, a tym samym cały łańcuch pokarmowy aż po największe wieloryby. Zmiany na samym dole łańcucha mogą mieć konsekwencje we wszystkich kierunkach – w tym dla zdolności oceanów do magazynowania CO₂.

Dlaczego wszystko to trzeba monitorować już teraz

Wrażliwość klimatyczna ekosystemów antarktycznych czyni je zarówno podatnymi, jak i kluczowymi dla procesów globalnych. Każda zmiana w fitoplanktonie wpływa nie tylko na biologię oceanów, ale także na cykl węglowy, klimat i życie na kontynentach. Dlatego stałe monitorowanie, połączenie danych satelitarnych i terenowych oraz zaawansowane modele są niezbędne, aby zrozumieć i, tam gdzie to możliwe, łagodzić skutki.