Topnienie dostarcza kluczowych makroskładników (azotu i fosforu) algom lodowym na Grenlandii Północno-Zachodniej

Dlaczego ciemny lód na Grenlandii ma znaczenie

W letnie dni na Grenlandii niektóre obszary pokrywy lodowej stają się zauważalnie ciemniejsze. To nie sadza ani przemysłowe zabrudzenia, lecz tętniące życiem społeczności drobnych alg, które barwią powierzchnię lodu i powodują, że pochłania ona więcej światła słonecznego. Ciemniejszy lód topi się szybciej, przyczyniając się do podnoszenia poziomu mórz. Naukowcy od dawna podejrzewali, że niedobór kluczowych składników odżywczych, szczególnie fosforu i azotu, może ograniczać rozwój tych alg. W tym badaniu postawiono pozornie proste pytanie: czy samo topnienie lodu dostarcza już wystarczająco tych składników, by napędzać wzrost alg?

Ukryte roślinne życie na lodzie

Alg żyjące na odsłoniętym lodzie Grenlandii są mikroskopijnymi krewniakami roślin lądowych, zabarwionymi na ciemnofioletowo przez pigmenty ochronne. Tam, gdzie masowo zakwitają, mogą znacząco obniżyć albedo lodu, przyspieszając topnienie na dużych obszarach. Ale podobnie jak uprawy na polu, ich wzrost zależy od podstawowych składników, takich jak węgiel, azot i fosfor. Węgiel jest łatwo dostępny z powietrza, natomiast azot i fosfor uważano za skąpe na powierzchni lodu, być może dostarczane jedynie w śladowych ilościach przez pyły wiatrowe lub opady śniegu. Wcześniejsze pomiary często nie wykrywały tych składników wcale, co prowadziło do wniosku, że zwłaszcza fosfor ogranicza wzrost alg.

Głębsze wnikanie w lód

Aby sprawdzić tę hipotezę, badacze pobrali próbki lodu w dwóch miejscach na północnym zachodzie Grenlandii: na pokrywie lodowej Qaanaaq oraz w pobliskiej części głównej pokrywy lodowej Grenlandii. Na każdym stanowisku zebrali luźną, porowatą warstwę powierzchniową zwaną skorupą wietrzenia, cienką strefę tuż pod nią oraz twardy, niewietrzony lód z około metra głębokości. Następnie stopili i przefiltrowali próbki oraz użyli wysoce czułego, specjalnie skonstruowanego analizatora do pomiaru azotu i fosforu na poziomach miliardowych moli — znacznie poniżej detekcji większości standardowych metod. Policzyli też liczbę komórek alg obecnych w powierzchniowym lodzie i zbadali cząstki mineralne w próbkach, aby ustalić, jakie fragmenty skał były wymieszane z lodem.

Co naprawdę zawiera woda z topnienia

Wyniki pokazały, że zarówno rozpuszczony azot, jak i rozpuszczony fosfor występują w całym profilu lodu, nie tylko na powierzchni. Stężenia są niskie, ale rzeczywiste i mierzalne, a warstwy powierzchniowe szczególnie zawierają wystarczającą ilość fosforu, by podtrzymać obfite populacje alg tam się znajdujące. Azot na powierzchni wydaje się częściowo wyczerpany, co jest zgodne z aktywnym pobieraniem przez mikroby, podczas gdy głębszy lód zawiera nieco wyższe poziomy. Skład pyłu mineralnego różnił się między miejscami i obejmował skalenie, które mogą zawierać śladowe ilości azotu i fosforu, lecz badanie wykazało, że sam lód już magazynuje te składniki, bez konieczności przypisywania decydującej roli specjalnym minerałom bogatym w fosfor. Obecne były także organiczne formy azotu i fosforu, choć niektóre z nich mogą pochodzić z martwych lub uszkodzonych komórek podczas obsługi próbek.

Ile topnienia wystarczy

Zespół następnie zapytał, czy sezonowe topnienie lodu — zwane ablacją — może samo w sobie dostarczyć wystarczająco składników odżywczych z głębi, by odżywić algi żyjące na powierzchni. Używając typowych liczebności komórek, znanej zawartości węgla w pojedynczych komórkach alg oraz zmierzonych stosunków węgiel:azot i węgiel:fosfor, oszacowali, ile azotu i fosforu magazynuje żywa biomasa alg na mililitr powierzchniowego lodu. Porównując te wartości ze stężeniami składników odżywczych w głębszym, niewietrzonym lodzie, obliczyli grubość lodu, która musi stopnieć każdego roku, aby dostarczyć równoważną ilość azotu i fosforu. Dla obu miejsc badawczych wymagana ilość topnienia była niższa lub porównywalna z faktycznym rocznym topnieniem zmierzonym w ostatnich latach. Gdy uwzględniono organiczne formy składników, które mogą być recyklingowane przez inne mikroby, wydawałycy się nadmiar dostępnego azotu i fosforu stawał się jeszcze większy.

Co to oznacza dla przyszłości Grenlandii

Mówiąc wprost, badanie dochodzi do wniosku, że wolne, lecz stałe obniżanie się powierzchni lodu każdego lata naturalnie dostarcza więcej azotu i fosforu, niż algi lodowe mogą zgromadzić w swoich komórkach. W skali sezonowej te podstawowe składniki odżywcze prawdopodobnie nie są głównym hamulcem wzrostu alg w badanych miejscach. Zamiast tego czynniki takie jak czas ekspozycji odsłoniętego lodu, ilość otrzymywanego promieniowania słonecznego oraz krótkotrwałe lokalne wyczerpania składników odżywczych bardziej prawdopodobnie decydują o tym, kiedy i gdzie algi rozkwitają. Ponieważ bujne społeczności alg przyciemniają lód i przyspieszają topnienie, zrozumienie, że sama ablacja jest głównym źródłem składników odżywczych, pomaga naukowcom lepiej przewidywać, jak procesy biologiczne będą współdziałać z ociepleniem klimatu i kształtować przyszłość pokrywy lodowej Grenlandii.

Cytowanie: Gill-Olivas, B., Forjanes, P., Turpin-Jelfs, T.C. et al. Ablation provides key macronutrients (nitrogen and phosphorous) to glacier ice algae in NW Greenland. Nat Commun 17, 2129 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68625-8

Słowa kluczowe: Algi lodowe Grenlandii, ograniczenie składnikami odżywczymi, fosfor i azot, topnienie lodowca, poczernienie pokrywy lodowej