Twoja wyszukiwarka

JAN WĘSŁAWSKI
OAZY POLARNYCH OCEANÓW
Wiedza i Życie nr 9/1998
Artykuł pochodzi z "Wiedzy i Życia" nr 9/1998

NA POWIERZCHNI OGROMNYCH, POKRYTYCH LODEM POLARNYCH OCEANÓW OTWIERAJĄ SIĘ REGULARNIE NATURALNE PRZERĘBLE. NIEKTÓRE Z NICH OSIĄGAJĄ NAWET KILKASET KILOMETRÓW ŚREDNICY.

Miejsca te, występujące w Arktyce i wokół Antarktydy (ryc. 1), nazywa się w anglojęzycznej literaturze naukowej "polynyas", co jest zapożyczeniem z rosyjskiego słowa "połynia". W polskim języku odpowiada mu "płoń" - dawne określenie obszaru nieurodzajnej ziemi, wiatrołomu w lesie. Powstają na dwa sposoby. Płonie wiatrowe (latent heat polynyas), położone na ogół w pobliżu lądu, tworzą się, gdy wiatr wieje stale w jednym kierunku, odganiając lód od brzegu. Powoduje to podpływanie ku powierzchni cieplejszych wód przydennych, które oddają ciepło i zamarzają, po czym wraz z istniejącym już lodem są spychane na morze. Na ich miejsce napływa nowa porcja wody przydennej i tak cykl się powtarza. Natomiast płonie ciepłe (sensible heat polynyas) powstają, gdy do powierzchni lodowatego oceanu dociera ciepły prąd, lokalnie uniemożliwiający zamarzanie wody (ryc. 2).

BADANIA PŁONI

Do końca okresu zimnej wojny płonie były miejscami praktycznie niedostępnymi dla naukowców, ponieważ miały zasadnicze znaczenie dla atomowych okrętów podwodnych patrolujących Arktykę - większość informacji o tych "przeręblach" zastrzeżono. Płonie leżą zwykle w bardzo oddalonych i niedostępnych rejonach, a ich badanie wymaga zaangażowania najnowszej techniki i specjalnego rodzaju lodołamaczy. Dopiero od 1992 roku rozpoczęły się skoordynowane, międzynarodowe badania płoni arktycznych. Międzynarodowa Rada Badań Oceanu Arktycznego (Arctic Ocean Sciences Board) powołała do życia interdyscyplinarny program naukowy - International Arctic Polynya Project (IAPP) - skupiający uczonych z kilkudziesięciu instytucji z USA, Kanady, Japonii, Rosji i niemal wszystkich krajów Europy.

W 1993 roku odbyła się pierwsza ekspedycja do wielkiej płoni grenlandzkiej North East Water. Na pokładzie dwóch lodołamaczy: niemieckiego r/v Polarstern i amerykańskiego USCG Polar Sea, zespół złożony z ponad stu naukowców przez cztery miesiące prowadził badania hydrograficzne, meteorologiczne, glacjologiczne, geologiczne, ekologii planktonu i bentosu, mikrobiologiczne, a nawet archeologiczne oraz obserwacje migracji ptaków i ssaków morskich w płoni. Drugim etapem tego programu była równie szeroko zakrojona wyprawa do tzw. Wody Północnej (North Water), która odbyła się w okresie marzec-sierpień 1998 roku. Tym razem naukowcy wyruszyli na pokładzie kanadyjskiego lodołamacza CCG Pierre Radisson. W obu tych wyprawach uczestniczył zespół polskich ekologów morza z Instytutu Oceanologii PAN w Sopocie (ryc. 3).

ZNACZENIE PŁONI

Przez otwarte okno płoni ucieka do atmosfery ogromna ilość ciepła. Pod izolującą kołdrą pokrywy lodowej woda morska ma temperaturę od -1.88°C do 0°C - nie zamarza dzięki wysokiemu zasoleniu. Lód rozstępuje się, formując kanały lub ogromne płonie, gdzie woda morska styka się bezpośrednio z powietrzem o temperaturze -40°C. Następuje gwałtowne parowanie, ucieczka ciepła z morza do atmosfery. Jeden centymetr kwadratowy płoni można porównać do grzejnika o mocy 1 kilowata. Powstający komin cieplny ma wielkie znaczenie dla formowania się chmur i cyrkulacji atmosferycznej nawet w odległych od płoni rejonach. Im większa jest płoń i im dalej leży na północ, tym większe ma znaczenie dla klimatu. Płonie zwane są też fabrykami morskiego lodu. Bierze się to stąd, że w obszarach pokrytych lodem przyrost masy lodowej jest bardzo powolny, natomiast w płoni gwałtownie ochładzająca się woda zamarza i natychmiast jest zastępowana przez nową porcję cieplejszej wody.

Ryc. 1. Położenie stałych płoni w Arktyce (a) i Antarktyce (b)

Ryc. Stanisław Węsławski

Pokrywa lodowa ogranicza dostępność światła - pod dwumetrowym lodem, pokrytym warstwą śniegu, jest niemal zupełnie ciemno. Dlatego też zakwity glonów w Arktyce rozpoczynają się dopiero w porze pękania lodów, kiedy pojawia się wielka ilość szczelin i kanałów, doprowadzających wystarczającą dla fotosyntezy ilość światła (ryc. 4). Otwarta przestrzeń płoni zapewnia optymalne oświetlenie na kilka miesięcy wcześniej niż w pokrytych lodem rejonach.

Ryc. 2. Schemat powstawania płoni wiatrowej i ciepłej

Ryc. Stanisław Węsławski

Dzień polarny (słońce przez 24 godziny) rozpoczyna się w Arktyce w kwietniu, ale pokrywa lodowa ograniczająca dostęp światła do wody pęka dopiero w końcu czerwca. Ta różnica powoduje, że sezon wegetacyjny rozpoczyna się w płoniach wcześniej i jest bardziej intensywny niż na obszarach zalodzonych. Stąd wzięło się kolejne metaforyczne określenie płoni jako "oazy Arktyki". W tych zasobnych w pokarm (plankton) miejscach gromadzą się ryby, w ślad za nimi podążają foki, wieloryby i ptaki morskie.

Ryc. 3. Domek polskiej grupy ekologicznej nad płonią North East Water w północno-wschodniej Grenlandii (równoleżnik 80°N) w czerwcu 1993 roku

Fot. Jan Marcin Węsławski

Szczególnie w okresie wczesnej wiosny płonie są prawdziwymi oazami lodowej pustyni. W kanadyjskiej North Water gromadzą się przed odlotem na tereny lęgowe dziesiątki tysięcy alek, mew i kaczek edredonowych. Morsy, foki i wieloryby spędzają w płoniach znaczną część zimy i wczesnej wiosny. W niewielkiej płoni St. Lawrence Island na Morzu Beringa tłum morsów sięga czasem 100 tys. osobników! Jeżeli dodamy do tego podobną liczbę fok i setki wielorybów, okazuje się, że ssaki morskie mogą mieć lo- kalne znaczenie klimatyczne - ich oddychanie stanowi blisko 25% wymiany CO2 w tym rejonie.

Ryc. 4. Pomiary w basenach wytopiskowych na lodzie morskim - latem prawie 60% powierzchni paku lodowego w Arktyce pokryte jest takimi kałużami i szczelinami

Fot. Jan Marcin Węsłąwski

Charakterystyczną cechą płoni jest silny związek powierzchni z leżącym pod płonią dnem. W tych szczególnych miejscach produkcja glonów morskich (fitoplanktonu) jest tak duża, że nie jest konsumowana w całości w toni wodnej i 60-90% glonów opada na dno, zasilając faunę denną w materię organiczną. Stąd też w rejonach płoni spotyka się nadzwyczaj wysoką biomasę bentosu (organizmów żyjących w osadzie dennym), co zapewnia z kolei pokarm żerującym przy dnie morsom, płastugom i niektórym wielorybom.

Ryc. 5. Kamienny garnek i fragmenty narzędzi Eskimosów sprzed tysiąca lat, pochodzące z obozowiska nad North East Water, Eskimonaes, Grenlandia

Fot. Jan Marcin Węsławski

Nagromadzenie zwierząt morskich w rejonie płoni nie mogło zostać nie zauważone przez łowców arktycznych. Nic więc dziwnego, że wybrzeża Grenlandii i wysp kanadyjskich, położone w pobliżu stacjonarnych płoni, należą do najbogatszych w znaleziska archeologiczne. Przy North East Water, na przylądku Eskimonaes, odkryto ślady ponad 100 obozowisk łowieckich z okresu od 5000 do 500 lat temu (ryc. 5). Płoń North Water, znajdująca się przy Ziemi Elles-mere'a, dostarczyła jeszcze bardziej sensacyjnych znalezisk. Na wyspie Skjerling, obok śladów Eskimosów sprzed 1000 lat, znaleziono fragmenty łodzi wikingów i broni normańskiej z tego okresu, co oznacza to, że grenlandzcy wikingowie dotarli do 81° szerokości geograficznej północnej już około X wieku n.e. Niewątpliwie ich celem była płoń - obszar wolnej wody i oaza bogactwa w lodowej pustyni.

Doc. dr hab. JAN MARCIN WĘSŁAWSKI pracuje w Instytucie Oceanologii PAN w Sopocie. Wziął udział w obu międzynarodowych wyprawach badawczych na płonie.

Czytelnikom zainteresowanym cyklem Współczesny ocean polecamy artykuł pt. Świat niewidzialnych drobin - o niezwykłych zjawiskach zachodzących na powierzchni mórz i oceanów, który opublikujemy w następnym numerze "WiŻ".


O podobnych zagadnieniach przeczytasz w artykułach:
(08/98) BIORÓŻNORODNOŚĆ MÓRZ I OCEANÓW
(09/98) NIEZWYKŁA PĘTLA