چگونه موج‌های شدید گرما بر زندگی در قطب جنوب تأثیر می‌گذارند؟

1

تابستان ۲۰۲۴ به نظر می‌رسد که گرم‌ترین تابستان ثبت‌شده در بسیاری از شهرهای ایالات متحده و در سطح جهانی باشد، با دماهایی که به سطوح بی‌سابقه‌ای رسیده است.

حتی در قطب جنوب که در حال حاضر در وسط زمستان خود است، دما در برخی مناطق بیش از ۵۰ درجه فارنهایت بالاتر از میانگین ژوئیه افزایش یافته است. این رویداد جوی شدید بخشی از روند گسترده‌تری از تشدید موج‌های گرما است که ناشی از تغییرات اقلیمی است.

اکوسیستم‌های حساس قطب جنوب

مطالعه‌ای که به تازگی در تاریخ ۳۱ ژوئیه در نشریه آینده زمین منتشر شده است، به بررسی تأثیر این موج‌های گرما، به ویژه در فصل‌های سرد قطب جنوب، بر اکوسیستم‌های حساس قاره قطب جنوب می‌پردازد.

این تحقیق، که به رهبری دانشمندان دانشگاه کلرادو بولدر انجام شده، تمرکز بر چگونگی اختلال در زندگی حیوانات و موجودات زنده‌ای دارد که در سردترین و خشک‌ترین مکان‌های زمین زندگی می‌کنند.

یافته‌ها نشان می‌دهد که تغییرات اقلیمی و آب و هوای شدید می‌تواند تأثیرات عمیق و ماندگاری بر اکوسیستم‌های شکننده قطب جنوب بگذارد، به ویژه برای ساکنان مقاوم ولی آسیب‌پذیر آن.

شدیدترین موج گرما در زمین

در مارس ۲۰۲۲، قطب جنوب شدیدترین موج گرمایی را که تاکنون در زمین ثبت شده تجربه کرد. این رویداد بی‌سابقه به‌طور همزمان با زمانی که موجودات این منطقه در حال آماده‌سازی برای زمستان طولانی و سخت پیش رو بودند، رخ داد.

دما در برخی نقاط قاره بیش از ۷۰ درجه فارنهایت بالاتر از میانگین شد و به ذوب سریع یخچال‌ها و برف، حتی در دره‌های خشک مک‌موردو، که به‌خاطر سردترین و خشک‌ترین بودنش شناخته شده است، منجر شد.

موجودات میکروسکوپی در خاک‌ها

در چارچوب پروژه تحقیقاتی بلندمدت اکولوژیکی (LTER)، محققان تأثیر این موج گرما را بر دره‌های خشک مک‌موردو مطالعه کردند و دریافتند که آب و هوای شدید احتمالاً چرخه‌های زندگی بسیاری از موجودات را مختل کرده است.

به‌ویژه، ذوب سریع یخ‌ها و سپس یخ زدن مجدد به‌نظر می‌رسد که تعداد قابل توجهی از بی‌مهرگان، مانند کرم‌های گرد، که به شرایط سخت بیابان قطبی سازگار شده‌اند، را کشته است.

مایکل گوسف، نویسنده ارشد این مطالعه و استاد در دپارتمان مهندسی عمران، محیط زیست و معماری دانشگاه کلرادو بولدر، گفت: “مهم است که به این سیگنال‌ها توجه کنیم، حتی اگر از موجودات میکروسکوپی در خاک‌های بیابان قطبی بیایند.”

“آن‌ها اولین پاسخ‌دهندگان به تغییرات هستند که می‌تواند به موجودات بزرگ‌تر، چشم‌انداز و حتی ما که از قطب جنوب دوریم، cascades کند.”

افزایش دماهای شدید

گوسف، محقق در مؤسسه تحقیقاتی قطبی و آلپاین (INSTAAR)، در دهه گذشته پروژه LTER را در دره‌های خشک مک‌موردو رهبری کرده و به‌طور منظم در تابستان قطب جنوب برای مطالعه اکوسیستم منحصر به فرد آن سفر می‌کند.

در نوامبر 2021، هنگامی که گوسف به قطب جنوب رسید، چشم‌انداز تقریباً همانند دو دهه گذشته به نظر می‌رسید.

با این حال، در مارس 2022، زمانی که تیم تحقیقاتی از قاره رفته بود، یک رودخانه جوی – طوفان عظیمی که هوای مرطوب را بر روی مسافت‌های طولانی حمل می‌کند – شدیدترین موج گرما را که تاکنون ثبت شده بود، به ارمغان آورد.

این رویداد باعث شد دما در دره‌های خشک مک‌موردو بیش از 45 درجه فارنهایت بالاتر از حالت نرمال افزایش یابد، با دماهای هوایی که معمولاً در مارس حول و حوش -4 درجه فارنهایت است، بالاتر از صفر رفت.

اختلال در چرخه‌های زندگی

تصاویر ماهواره‌ای و اندازه‌گیری‌های جریان آب تأیید کردند که گرمایش ناگهانی باعث مرطوب شدن غیرمعمول خاک دره‌ها شد، که بیش از دو ماه پس از ذوب تابستانی معمولی اتفاق افتاد.

این دوره بحرانی بود که موجودات در منطقه برای زمستان پیش رو آماده می‌شدند و فرآیندهای بیولوژیکی خود را برای صرفه‌جویی در انرژی متوقف می‌کردند.

افزایش سریع دما و سپس کاهش آن، به‌عنوان موج گرما عبور کرد و خاک دوباره یخ زد، احتمالاً زمان‌بندی حساس چرخه‌های زندگی این موجودات را مختل کرده است.

گوسف توضیح داد: “این حیوانات مقدار زیادی انرژی در آماده‌سازی و توقف برای زمستان سرمایه‌گذاری می‌کنند. زمانی که اوضاع شروع به گرم شدن می‌کند، انرژی را برای فعال شدن دوباره استفاده می‌کنند.”

“یکی از نگرانی‌های عمده ما با رویدادهای آب و هوایی غیرمعمول مانند این موج گرما این است که این حیوانات ممکن است شروع به استفاده از انرژی بیشتری کنند، فکر کنند که تابستان است، فقط برای اینکه دوباره دو روز بعد مجبور به خاموش شدن شوند. چند بار می‌توانند این چرخه را بگذرانند قبل از اینکه ذخایر انرژی خود را تمام کنند؟”

شروع کاذب تابستان

هنگامی که گوسف و تیمش در دسامبر 2022 به قطب جنوب بازگشتند، نمونه‌برداری از خاک انجام دادند و موجودات در مناطقی که در طول موج گرما مرطوب شده بودند را با موجودات در مناطقی که خشک باقی مانده بودند مقایسه کردند.

یافته‌ها کاهش 50 درصدی در جمعیت اسکاتنمیا، گونه‌ای از کرم‌های گرد که به شدت به سرمای شدید و خشکی دره‌های خشک مک‌موردو سازگار است، را نشان داد.

گوسف گفت: “موج گرما محیط را به اندازه‌ای گرم کرد که به نظر می‌رسید برای مرطوب شدن مناسب است، ایجاد شروع کاذب تابستان. برخی از زیست‌شناسی که به این دماها پاسخ می‌دهد ممکن است به شدت مختل شود.”

پیامدها برای شبکه‌های غذایی

در حالی که گونه‌هایی مانند اسکاتنمیا آسیب دیدند، سایر موجودات مانند تاردیگریدها (که به نام خرس‌های آبی نیز شناخته می‌شوند)، که نسبت به رطوبت تحمل بیشتری دارند، احتمالاً کمتر تحت تأثیر قرار گرفتند.

این تغییر در جمعیت گونه‌ها می‌تواند پیامدهای گسترده‌ای برای شبکه‌های غذایی و چرخه‌های مواد مغذی در منطقه داشته باشد.

تغییرات در جمعیت‌های موجودات مانند اسکاتنمیا می‌تواند تأثیر قابل توجهی بر اکوسیستم داشته باشد. تحقیقات قبلی نشان داده است که اسکاتنمیا مسئول حدود 10 درصد از پردازش کربن در اکوسیستم خاک دره‌های خشک است.

گونه‌های بزرگ‌تر تحت تأثیر موج‌های گرما در قطب جنوب

با افزایش فراوانی رویدادهای جوی شدید به دلیل تغییرات اقلیمی، گونه‌های بزرگ‌تر در قطب جنوب نیز تحت تأثیر قرار می‌گیرند.

در سال 2013، یک رویداد بارش غیرمعمول در سواحل آدلی قطب جنوب شرقی باعث مرگ همه جوجه‌های پنگوئن آدلی در منطقه شد و در ژوئیه 2024، دما در برخی از نقاط قطب جنوب شرقی به 50 درجه فارنهایت بالاتر از میانگین زمستانی معمولی رسید.

گوسف و تیمش قصد دارند به نظارت بر تأثیرات رویدادهای جوی شدید بر اکوسیستم‌های قطب جنوب ادامه دهند.

همان‌طور که گوسف اشاره کرد، آنچه در قطب جنوب اتفاق می‌افتد، در قطب جنوب نمی‌ماند. “از دست دادن یخ‌رفتن‌ها تأثیرات بسیار جدی بر توازن جرمی اقیانوس‌های ما دارد و حتی هزاران مایل دورتر از ما را تحت تأثیر قرار می‌دهد.”