Térdre mélyen az összeomlott alaszkai tundra sáros lombjaiban Elissa Schuett rámutat egy barlang maradványaira, amelyre képes volt állni tavaly nyáron. Ma már eltűnt, felszaporította a hőszigetelő néven ismert tátongó maw, amely továbbra is kifelé vonul, ahogy a föld gyorsan megolvad.
A hőkarst meghibásodások akkor fordulnak elő, amikor az örökké fagy - a Föld sarki régióinak egy fagyasztott talaja - felolvad és instabilvá válik. Noha az események természetesen az egész sarkvidéki sarkon fordulnak elő, sok tudós gyanítja, hogy az északi hőmérséklet növekvő hőmérséklete ezen jellemzők egyre nagyobb részét képezi. Ha összehasonlítjuk az 1985-ös légi fényképeket a legutóbbi képekkel, "Bizonyos bizonyossággal mondhatjuk, hogy ... bizonyos helyszíneken ezeknek a funkcióknak kettő-ötszöröse van ma, mint az 1980-as évek elején" - mondja William Bowden, vízi ökológus a Vermonti Egyetemen.
Ezért Bowden, Schuett kutatási asszisztense és mások az alaszkai egyetemi eszköz, a Fairbanks-i Toolik Field Station kutatóintézetén, a sarkkörtől 150 mérföldre északra Alaszka északi részén, megvizsgálják a hőcsökkentők környezetre gyakorolt hatását. Munkájuk illeszkedik a Toolik klímaváltozás-kutatásának hosszú hagyományaiba, amely 1975-es alapítása óta tiszta laboratóriumot biztosít annak vizsgálatához, hogy a melegebb világ átalakítja-e az Északi-sarkvidék szárazföldi és vízi útjait.
A kanadai Természettudományi és Műszaki Kutatási Tanács Norman Marcotte szerint az éghajlati és környezeti változások megértése az északi-sarkvidéki kutatások nemzetközi jelentőségű kérdése. Az olyan kutatóállomások, mint például az Toolik, kulcsszerepet játszanak a hosszú távú adatok rögzítésében és a helyszínen felmerülő kérdések feltárásában, mondja e-mailben, és Kanada tervezi egy sarkvidéki kutatóállomás fejlesztését, amely számos olyan elemmel bír, mint az Toolik.
Noha az északi-sarkvidéki kutatások nagy része a környezet megfigyelésére összpontosult, "az eszköznél mélyebbre megyünk ebbe" és "megvizsgáljuk, hogy mi valójában irányítja ezeket a folyamatokat" - mondja John Toolbb, az Toolik társalapítója, az ökoszisztéma vezető tudósa. A Woods Hole tengeri biológiai laboratóriumának központja, Massachusetts.
Ez egyben "az egyetlen hely Észak-Amerikában, ahol láthatjuk vagy haladó képet kaphatunk arról, hogy az éghajlatváltozás hogyan befolyásolhatja az ökoszisztémákat" - tette hozzá.
És sok szempontból az éghajlatváltozás már megkezdte a kétszer kevésbé törékeny és kemény földterület átalakítását. 1966 és 1995 között az Északi-sarkvidéki hőmérsékletek évtizedenként 0, 7 Celsius fokkal emelkedtek, ez a tendencia azt eredményezi, hogy "Észak-Alaszka forró ülésbe kerül" - mondta Syndonia Bret-Harte, az Toolik társult tudományos igazgatója. Az Északi-sarkvidék gyorsabban melegszik, mint még a világ trópusi területein is: a tavasz korábban érkezik, később esik, és az örök fagy hőmérséklete sok területen, köztük a Toolik-ban is veszélyesen megy végbe a nulla fokos Celsius-csúcspont közelében. Akkor az összeomlott talaj, amely az tundrának adja a gerincét, összeomlik.
Az alaszkai új hőkarsztok megmutathatják, hogy a melegedés hogyan változtathatja meg a patakokat vagy talakat, mivel ezek a tulajdonságok gyakran víz közelében fordulnak elő. Amikor 2003-ban termikus ütközőt fedeztek fel a Toolik folyó közelében, Bowden és munkatársai azt találták, hogy annyi üledéket enged a folyóba, hogy a víz iszapossá vált 40 km-re a folyóparton. Kollégáival 2008 júniusában a Geophysical Research Journalban is beszámoltak arról, hogy az összeomlásból kibocsátott ammónium, nitrát és foszfor idővel "jelentősen megváltoztatja a folyó szerkezetét és funkcióját".
Bowden és más Toolik kutatói számára az ilyen megfigyelések már ismertek voltak. 1983 és 2004 között láthatták, hogy a foszfor drasztikusan átalakíthatja a folyót a Kuparuk folyón, Toolik közelében - kísérlet során - Hobbie szerint "a legjobban tanulmányozott vízgyűjtő az egész sarkvidéken" - végzett kísérlet során. Ebben a kísérletben a tudósok kis mennyiségű foszfort adtak hozzá a folyóhoz, amely a műtrágyákban, valamint a lakó- és ipari szennyezésben szokásos tápanyag. Nyolc év után a moha kibővült a folyóban, kiszorítva más növényfajokat és bizonyos rovarok növekedését idézve elő. A folyó teljes termelékenysége fellendült. Ez a vizsgálat előrevetítheti azt, ami történik, amikor a perma fagy elolvad és a tápanyagokat a levegőbe és a vízbe engedi.
A szárazföldön a Toolik kutatói műtrágyát adtak a különféle típusú tundrákhoz. Az 1989 óta működő kísérletben az Ecosystems Center vezető tudósája, Gaius Shaver megállapította, hogy a tussock-tundrán egyes lombhullató cserjék, például a törpe nyír, kihasználhatják a nitrogén és foszfor beáramlását azáltal, hogy növelik a fajok mennyiségét és csökkentik a fajok sokféleségét. A Toolik kutatói arra összpontosítanak, hogy miért tűnik zöldre az Északi-sarkvidék - magyarázza Bret-Harte. Ennek oka lehet a több cserje: körülbelül 12.000 évvel ezelőtt, amikor a melegebb éghajlat volt, a cserjék uralták a tájat - mondta.
Noha ezek a sarki eltolódások a világ többi részétől elszigetelteknek tűnhetnek, az olvadó sarkvidék felgyorsíthatja az éghajlatváltozást. Bret-Harte rámutat arra, hogy az északi sarkvidéki tömegek - beleértve a boreális erdőket is - a világ talajszénének csaknem 40% -át birtokolják, ám a Föld szárazföldi területének csak egyhatodát teszik ki. Ha a talajba bezáródott szén az örökké fagy megolvadásával szabadul fel, akkor az több mint kétszeresére megduplázhatja a környezetben a szén-dioxid - egy fő üvegházhatású gáz - koncentrációját.
Bowden, a vermonti egyetem szerint "szilárd bizonyítékokkal rendelkezik", amelyek szerint a csapdába esett szén és metán felszabadulhat a hőkarstáló események során és hozzájárulhat a felmelegedéshez. Pénzügyet keres annak megvizsgálására, hogy a termokarstok hogyan befolyásolják az sarkvidéki ökoszisztémákat. Például egy hőszigetelés, amely tüzet okoz a vízi üledékekben, megfojthatja a növényeket, elzárhatja a halak kopoltyúit, és végső soron elindíthatja a hatások sorrendjét egészen az élelmiszerhálón.
"Ez nem egy horror történet - nem olyan, mintha ez nem egy természetes folyamat" - figyelmezteti Bowden. "De azt hiszem, hogy van szilárd bizonyíték arra, hogy az Északi-sarktól távol eső [emberi] befolyásoknak vannak ezek a másodlagos hatások ... amelyek potenciálisan nagyon fontosak lesznek az Északi-sarkvidék jövőbeli megjelenésének és viselkedésének felépítésében."
