Μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Communications Earth & Environment βασίζεται σε προηγούμενη έρευνα που κατέγραψε εκτεταμένη ρύπανση στην οροσειρά Brooks της Αλάσκας.
Καθώς το κλίμα θερμαίνεται, ένα στρώμα αρκτικού εδάφους που παρέμενε παγωμένο για χιλιετίες έχει αρχίσει να αποψύχεται
Προηγούμενες μελέτες είχαν υποδείξει ότι η απόψυξη του μόνιμα παγωμένου εδάφους (permafrost) ήταν η βασική αιτία της ζημιάς. Η νέα αυτή μελέτη το αποδεικνύει πέρα από κάθε αμφιβολία.
Η νέα μελέτη αποκαλύπτει επίσης δύο διαφορετικούς τρόπους με τους οποίους το έδαφος που αποψύχεται προκαλεί τη «σκουριά» των ποταμών και βοηθά τους επιστήμονες να προβλέψουν πού είναι πιθανό να εξαπλωθεί η ζημιά στη συνέχεια.
Για να διερευνήσει το φαινόμενο, η ερευνητική ομάδα μελέτησε αρχικά μια ευρεία περιφερειακή εικόνα μιας τεράστιας ορεινής περιοχής, στη συνέχεια εστίασε σε ένα συγκεκριμένο ποτάμιο σύστημα και τελικά σε ένα μόνο ρυάκι.
Αυτή η εις βάθος προσέγγιση τους επέτρεψε να συνδέσουν τα μεγάλα πρότυπα με συγκεκριμένες διεργασίες που συμβαίνουν στο έδαφος.
«Στα μεσαία υψόμετρα, όπου υπάρχουν περισσότερα δάση, δεν συμβαίνουν πολλά. Όμως στα υψηλότερα και στα χαμηλότερα υψόμετρα μπορούσαμε να διακρίνουμε σαφώς διαφορετικά φαινόμενα», δήλωσε ο Roman Dial, ομότιμος καθηγητής μαθηματικών και βιολογίας στο Alaska Pacific University και κύριος συγγραφέας της μελέτης.
Πώς αντιδρούν τα πετρώματα των ψηλών βουνών
Στα μεγαλύτερα υψόμετρα, το πρόβλημα ξεκινά σε βραχώδες έδαφος που περιέχει πυρίτη, γνωστό και ως «χρυσός των ανόητων».
Για πολλά χρόνια, επειδή το έδαφος ήταν παγωμένο, το νερό και ο αέρας δεν επηρέαζαν τον πυρίτη.
Η θέρμανση και η απόψυξη έχουν θέσει σε κίνηση μια διαδικασία που ονομάζεται όξινη απορροή πετρωμάτων, η οποία συνήθως συνδέεται με τη μεταλλευτική δραστηριότητα.
Ωστόσο, εδώ συμβαίνει μακριά από ορυχεία, σε ένα τεράστιο, φυσικό και μέχρι πρότινος ανεπηρέαστο τοπίο.
«Όταν ο πυρίτης έρχεται σε επαφή με το νερό, διασπάται. Διαχωρίζεται σε σίδηρο και θείο, δημιουργώντας θειικό οξύ καθώς και θειικά άλατα και άλλα τοξικά μέταλλα», δήλωσε ο Tim Lyons, βιογεωχημικός του UC Riverside και συν-συγγραφέας της μελέτης.
«Όταν το νερό πλούσιο σε σίδηρο αναμειγνύεται με περισσότερο οξυγόνο, ο σίδηρος μετατρέπεται σε σωματίδια που μοιάζουν με σκουριά, τα οποία χρωματίζουν το νερό και βάφουν πορτοκαλί τα ιζήματα του πυθμένα».
Πεδινοί υγρότοποι και “πεινασμένα” μικρόβια
Στα χαμηλότερα υψόμετρα, η ιστορία είναι διαφορετική. Εδώ το τοπίο καλύπτεται από υγροτόπους που αλλάζουν μορφή και επεκτείνονται προς τα κάτω καθώς λιώνει το permafrost.
Σε αυτά τα υγρά μέρη, τα εδάφη έχουν χαμηλή περιεκτικότητα σε οξυγόνο. Έτσι, τα μικρόβια (κυρίως βακτήρια) «αναπνέουν» σίδηρο αντί για οξυγόνο.
«Όταν αναπνέουμε, το οξυγόνο εισέρχεται και μετατρέπεται σε διοξείδιο του άνθρακα που εκπνέουμε», είπε ο Dial.
«Παρόμοια, τα μικρόβια καταναλώνουν σίδηρο στα πεδινά εδάφη και τον μετατρέπουν σε υδατοδιαλυτή μορφή που διαρρέει στα ρέματα και προκαλεί το φαινόμενο της σκουριάς όταν συναντά επιφανειακά νερά πλούσια σε οξυγόνο».
Σε αντίθεση με την όξινη απορροή πετρωμάτων, τα μικρόβια των πεδινών περιοχών δεν παράγουν άμεσα οξύ ή θειικά άλατα.
Αυτή η διαφορά ήταν ένα από τα στοιχεία που χρησιμοποίησαν οι ερευνητές για να διαχωρίσουν τις δύο διαδικασίες.
Συνολικά, και οι δύο εξηγούν γιατί τα πορτοκαλί νερά εμφανίζονται σε τόσο μεγάλες περιοχές που πλέον εκτείνονται σε ολόκληρη τη βόρεια Αλάσκα, ακολουθώντας στενά τις περιοχές όπου το permafrost αποψύχεται.
Χρήση χρονικών καθυστερήσεων για πρόβλεψη της ζημιάς
Η μελέτη αποκαλύπτει επίσης ένα καθυστερημένο αποτέλεσμα που θα μπορούσε να βοηθήσει στην πρόβλεψη μελλοντικής ρύπανσης.
Κάθε καλοκαίρι, το ενεργό ανώτερο στρώμα του εδάφους αποψύχεται στο μέγιστο βάθος του πριν παγώσει ξανά τον χειμώνα.
Ο σίδηρος που απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια μιας απόψυξης μπορεί να παγιδευτεί και στη συνέχεια να παρασυρθεί στα ποτάμια τον επόμενο χρόνο.
Αναλύοντας μακροχρόνια δεδομένα θερμοκρασίας εδάφους μαζί με τη χημεία των ρεμάτων, η ομάδα διαπίστωσε ότι αυτή η χρονική υστέρηση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την πρόβλεψη αυξήσεων στα επίπεδα μετάλλων.
«Αυτό σημαίνει ότι μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τις θερμοκρασίες του εδάφους για να βοηθήσουμε στην πρόβλεψη της ποιότητας των υδάτων στο μέλλον», δήλωσε ο οικολόγος του University of Alaska και συν-συγγραφέας της μελέτης Paddy Sullivan, ο οποίος πρώτος παρατήρησε τις εντυπωσιακές αλλαγές στα ποτάμια που έμοιαζαν «με λύματα» το 2019 κατά τη διάρκεια επιτόπιας έρευνας στην περιοχή.
Τα ορυχεία συνήθως ελέγχουν τα νερά γύρω τους ώστε να περιορίζουν τη ρύπανση.
Για τη συγκεκριμένη μελέτη, η ομάδα συνεργάστηκε με επιστήμονες του ορυχείου ψευδαργύρου Red Dog, οι οποίοι διαθέτουν μακροχρόνια αρχεία θερμοκρασιών από γεωτρήσεις βαθιά μέσα στη γη, καθώς και δεδομένα χημικών αναλύσεων νερού από ρέματα.
Συνδέοντας αυτές τις υπόγειες μετρήσεις με τις μεταβολές στη χημεία των ρεμάτων, οι ερευνητές μπόρεσαν να συνδέσουν άμεσα την απόψυξη του permafrost με τα «σκουριασμένα» ποτάμια.
Τι σημαίνουν τα «σκουριασμένα» ποτάμια για την άγρια ζωή
Οι οικολογικές συνέπειες του φαινομένου είναι σοβαρές. Τα λεπτά σωματίδια σιδήρου μπορούν να παραμένουν αιωρούμενα στο νερό για περισσότερα από 100 χιλιόμετρα, θολώνοντας τα ποτάμια, καλύπτοντας τα φύκη, διαταράσσοντας τους πληθυσμούς εντόμων και φράζοντας τα βράγχια των ψαριών.
Στην Αλάσκα και τον γειτονικό Καναδά, η ομάδα υποψιάζεται ότι αυτές οι αλλαγές επηρεάζουν τους σολομούς, οι οποίοι βασίζονται σε καθαρές κλίνες χαλικιού για την αναπαραγωγή τους και σε τροφικά πλέγματα που βασίζονται στα φύκη κατά τα πρώτα στάδια της ζωής τους.
Τα ευρήματα υποδηλώνουν επίσης ότι το πρόβλημα θα επεκταθεί παγκοσμίως.
Παρόμοιες συνθήκες που συνδυάζουν λιώσιμο του permafrost και πετρώματα πλούσια σε μέταλλα υπάρχουν, για παράδειγμα, στον βόρειο Καναδά, στις Άνδεις και στις Άλπεις.
«Συμβαίνει ήδη στη Ρωσία και θα συνεχίσει να συμβαίνει οπουδήποτε υπάρχουν η κατάλληλη γεωλογία και οι αυξανόμενες θερμοκρασίες», δήλωσε ο Lyons. «Ξεκίνησε ως προειδοποιητικό σημάδι στην οροσειρά Brooks, αλλά τώρα αυτά τα προειδοποιητικά σημάδια εμφανίζονται παντού».
Λίγες ελπίδες αναστροφής της τάσης
Σε αντίθεση με τη ρύπανση από τα ορυχεία, η οποία μερικές φορές μπορεί να περιοριστεί, αυτή η διαδικασία είναι διάχυτη και δύσκολη στη διαχείριση.
Οι ερευνητές σημειώνουν ότι συμβαίνει ακόμη και στις πιο απομακρυσμένες φυσικές περιοχές των Ηνωμένων Πολιτειών.
«Θα νόμιζε κανείς ότι αν κάποιο οικοσύστημα μπορούσε να ξεφύγει από τις επιπτώσεις της θέρμανσης και του μεγάλου ανθρώπινου αποτυπώματος, θα ήταν αυτό. Όμως δεν είναι έτσι», είπε ο Lyons. «Δεν υπάρχει ασφαλές μέρος».
Ωστόσο, η δυνατότητα πρόβλεψης των περιοχών όπου μπορεί να εμφανιστεί η ρύπανση θα μπορούσε να βοηθήσει στον εντοπισμό και την προστασία κρίσιμων οικοτόπων.
Οι ερευνητές λένε ότι αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τις κοινότητες που εξαρτώνται από αυτά τα νερά και τα ψάρια που ζουν σε αυτά για τη διατροφή και τις πολιτιστικές τους πρακτικές.
«Δεν υπάρχει τρόπος να διορθωθεί αυτό όταν ξεκινήσει», δήλωσε ο Lyons.
«Αλλά μπορούμε να προειδοποιήσουμε τους ανθρώπους που βρίσκονται κατάντη και να εργαστούμε σκληρά για να προστατεύσουμε τα μέρη που παραμένουν ασφαλή και λιγότερο ευάλωτα σε αυτό το φαινόμενο της σκουριάς» κατέληξε ο ίδιος.
(Το ταχέως μεταβαλλόμενο τοπίο της Αλάσκας. Πηγή: Tim Lyons/UCR)
www.worldenergynews.gr
