Antarktyda

Antarktyda – kontynent położony najdalej na południe Ziemi, na którym znajduje się geograficzny biegun południowy.

Geografia

Ułożona asymetrycznie wokół bieguna południowego, w większości na południe od koła podbiegunowego, Antarktyda jest lądem najbardziej wysuniętym na południe. Jej wybrzeża są oddalone od wybrzeży Ameryki Południowej o około 1000 km, od Australii o 3100 km, natomiast od Afryki o 3980 km. Otaczają ją wody Oceanu Południowego. Według dawniej stosowanego podziału uznawano, że wybrzeża kontynentu oblewają wody południowego Pacyfiku, Atlantyku i Oceanu Indyjskiego, lub też, inaczej ujmując, otaczają ją południowe wody Oceanu Światowego. Jej powierzchnia to ponad 14 200 000 km², co czyni ją piątym co do wielkości kontynentem, około 1,3 raza większym od Europy. Linia brzegowa ma 17 968 km i najczęściej tworzą ją formacje lodowe:

Antarktyda jest podzielona na dwie części łańcuchem Gór Transantarktycznych, blisko przewężenia między Morzem Rossa i Morzem Weddella. Część na zachód od Morza Weddella i wschód od Morza Rossa nazywa się Antarktydą Zachodnią, a pozostała, większa część, nazywa się Antarktydą Wschodnią; z grubsza odpowiadają one półkuli zachodniej i wschodniej w stosunku do południka zerowego.

Około 98% Antarktydy pokrywa polarna czapa lodowa, lądolód o średniej miąższości 1,9 km (wliczając w to lodowce szelfowe). Grubość lodu sięga 4897 m w podlodowcowym basenie Astrolabe na Ziemi Adeli. Powoduje to także, że Antarktyda ma największą średnią wysokość bezwzględną spośród kontynentów Ziemi. Kontynent zawiera około 90% światowego lodu (a tym samym ok. 70% światowych zasobów słodkiej wody). Gdyby cały lądolód uległ stopieniu, poziom mórz wzrósłby o ~60 m. W lądolodzie wyróżniają się szybko płynące lodowce, zwane strumieniami lodowymi; średnia prędkość ich spływu wynosi 200 m/rok. Największymi strumieniami lodowymi są: Lodowiec Lamberta, Amundsena, Beardmore’a, Dawsona-Lambtona, Denmana i Mertza. Strumienie lodowe są dużymi strukturami, mogą mieć kilkaset kilometrów długości; składają się łącznie na ok. 10% pokrywy lodowej kontynentu. W głębi kontynentu przeciętna suma opadów jest bardzo niska, nawet do 2 mm w skali roku na biegunie południowym. W kilku obszarach niebieskiego lodu opady są niższe niż utrata masy przez sublimację i lokalny bilans masy jest ujemny. W Suchych Dolinach ten sam efekt występuje na podłożu skalnym, co kształtuje tamtejszy krajobraz. Stanowią one pustynię polarną, najsuchszą i najzimniejszą na Ziemi, ze średnią roczną temperaturą −20 °C.

Antarktydę Zachodnią pokrywa lądolód, którego podłoże w znacznej części znajduje się poniżej współczesnego poziomu morza (jest to kryptodepresja). Współcześnie zachodzące zmiany klimatu sprawiają, że możliwy jest jego rozpad. Jeżeli uległby on stopieniu, doszłoby do eustatycznego wzrostu poziomu oceanu o 5–6 metrów. Kluczowe znaczenie dla stabilności tego lądolodu mają dynamiczne strumienie lodowe, spływające do lodowców szelfowych (w szczególności Lodowca Szelfowego Rossa).

Niemal cała Antarktyda Wschodnia leży na półkuli wschodniej. Wyróżnia się na niej obszary takie jak Ziemia Coatsów, Ziemia Królowej Maud, Ziemia Enderby, Ziemia Mac Robertsona, Ziemia Wilkesa i Ziemia Wiktorii.

Masyw Vinsona, zawierający najwyższy szczyt Antarktydy (4892 m), znajduje się w Górach Ellswortha. Na Antarktydzie i okolicznych wyspach znajduje się wiele gór, spośród których część ma pochodzenie wulkaniczne. Wiele wygasłych wulkanów zachowało się w dobrym stanie dzięki niskiemu tempu erozji. Mount Erebus na Wyspie Rossa jest najdalej wysuniętym na południe czynnym wulkanem. Inny znany wulkan znajduje się na Deception Island; jego silna erupcja miała miejsce w 1970. Erupcje kilku wulkanów (w tym Mount Melbourne i Buckle) miały miejsce w XIX wieku. W 2004 u wybrzeża Półwyspu Antarktycznego został odkryty potencjalnie czynny wulkan podwodny, a w 2013 na podstawie wstrząsów sejsmicznych stwierdzono istnienie czynnego podlodowcowego wulkanu na Antarktydzie Zachodniej.

U podstawy antarktydzkiej pokrywy lodowej w niektórych miejscach znajdują się jeziora podlodowcowe. W 2013 było znanych 387 takich zbiorników; liczba ta rośnie w miarę postępu badań. Największym z nich jest jezioro Wostok o powierzchni około 16 tysięcy km², co czyni je jednym z największych jezior na Ziemi; zostało ono odkryte pod rosyjską stacją polarną Wostok w 1996. Dawniej sądzono, że od 500 000 do miliona lat musi być ono całkowicie odizolowane od wpływów zewnętrznych; obserwacje pokrywy lodowcowej wykazały jednak, że między przynajmniej niektórymi jeziorami podlodowcowymi występują duże przepływy wody.

Pobrane przez amerykańskich badaczy próbki wody z podlodowcowego Jeziora Whillansa zawierają molekularne dowody występowania w nim około 4000 gatunków mikroorganizmów. Rdzenie lodowe wydobyte znad powierzchni jeziora Wostok wskazują, choć nie tak jednoznacznie, że także w tym większym jeziorze występują organizmy żywe. Ukryte pod czterokilometrowej grubości lodem jezioro przypomina warunkami ocean na Europie, księżycu Jowisza. Jeśli potwierdzą się wiadomości o wykryciu życia w jeziorze Wostok, wzmocni to argumenty za możliwością życia na Europie. Także powierzchniowe jeziora Antarktyki zawierają zbiorowiska organizmów żywych. W 2008 zespół NASA, poszukujący ekstremofili w silnie alkalicznych wodach jeziora Untersee, odkrył współcześnie powstające stromatolity. Takie odkrycia wzmacniają argumenty za możliwością istnienia życia pozaziemskiego w bardzo niskich temperaturach, w bogatych w metan środowiskach.

Klimat

Antarktyda jest najzimniejszym spośród kontynentów Ziemi. Jej surowy, unikalny klimat bywa określany terminem „klimat glacjalny”. Antarktyda jest chłodniejsza niż Arktyka z trzech powodów. Po pierwsze, znaczna część kontynentu leży na wysokości ponad 3000 m nad poziomem morza, a temperatura w troposferze spada wraz z wysokością (dodatkowo polarna troposfera jest cieńsza niż w obszarach bliżej równika). Po drugie, północną strefę polarną obejmuje Ocean Arktyczny: ocean oddaje ciepło przez pak lodowy, co zapobiega spadkowi temperatury do wartości spotykanych na kontynencie antarktycznym; w dodatku otwarte wody mają znacznie niższe albedo niż pokrywa lodowa, przez co pochłaniają ciepło. Po trzecie, w lipcu, gdy na Antarktydzie panuje zima, Ziemia jest w aphelium (czyli najdalej od Słońca), a w styczniu (antarktyczne lato) w peryhelium. Mimośród ziemskiej orbity jest jednak mały i efekt ten ma mniejszy wpływ niż dwa pierwsze.

Zwierzęta

Cechą charakterystyczną fauny antarktycznej jest brak rodzimych kręgowców całkowicie lądowych. Występujące tu gatunki ptaków (53 gatunki reprezentowane przez przedstawicieli: pingwinów, wydrzyków, mew, warcabnika, albatrosów, fulmarów, rybitw, kormoranów) i ssaków (6 gatunków z nadrodziny płetwonogich, Pinnipedia), choć potrzebują środowiska lądowego do reprodukcji, pierzenia/linienia i odpoczynku, jednak uzależnione są od środowiska morskiego, w którym zdobywają pożywienie. Wśród ptaków dominują pingwiny, stanowiąc 90% biomasy ptaków Oceanu Południowego. Charakterystyczne gatunki to m.in. pingwin cesarski (Aptenodytes forsteri), pingwin Adeli (Pygoscelis adeliae), pingwin maskowy (P. antarcticus) oraz pingwin białobrewy (P. papua). Petrel śnieżny jest jednym z trzech ptaków, które gniazdują wyłącznie w Antarktyce. Spośród ssaków endemiczne są 4 gatunki: krabojad foczy (Lobodon carcinophagus), weddelka arktyczna (L. weddelli), amfitryta lamparcia (tzw. lampart morski, Hydrurga leptonyx) i foczka mała (in. foka Rossa, Ommatophoca rossi). Faunę lądową stanowią bezkręgowce, reprezentowane przez kilka gatunków muchówek z rodziny ochotkowatych (występujące na wyspach i w rejonie nadmorskim – największym wyłącznie lądowym zwierzęciem żyjącym na Antarktydzie jest nielotna muchówka Belgica antarctica, osiągająca do 6 mm długości), roztocze, skoczogonki, wszy, nicienie, niesporczaki, wrotki i pierwotniaki. Słodkowodne zbiorniki śródlądowe zasiedlane są przez nieliczne gatunki widłonogów, małżoraczków, wioślarek i wrotków. Bardzo duży udział stanowią gatunki endemiczne, np. większość gatunków skoczogonków i prawdopodobnie wszystkie gatunki nicieni występujące na tym obszarze są endemiczne.

Fauna bentosowa i pelagiczna mórz oblewających Antarktydę obejmuje ponad 8200 gatunków. Najliczniej pod względem liczby gatunków reprezentowane są stawonogi (2309 gatunków), nicienie (1909 gatunków) i strunowce (718 gatunków). Spośród kręgowców najliczniej reprezentowane są ryby – 314 gatunków, występujące tam ssaki to 10 gatunków waleni. Bardzo duży odsetek stanowią gatunki endemiczne (np. wśród występujących tam małży 43% gatunków, a wśród ślimaków 74% gatunków to endemity). Stwierdzono też endemiczne taksony wyższej rangi: wśród ryb endemicznymi dla Antarktyki są rodziny Bathydraconidae oraz Channichthâyidae. Duży odsetek endemitów w faunie szelfowej wynika z izolacji, spowodowanej przez wokółantarktyczny prąd morski, oraz ewolucji w kierunku przystosowania do skrajnie surowych warunków środowiskowych. Charakterystyczną cechą bentosu jest brak krabów. Innymi charakterystycznymi cechami antarktycznej fauny bentosowej jest długowieczność osobników i gigantyzm – przedstawiciele gatunków antarktycznych żyją dłużej i osiągają większe wymiary ciała niż ich pobratymcy z wód cieplejszych.

W 2010 ukazał się spis gatunków żyjących w morzach Antarktyki, przygotowany przez około 500 badaczy podczas Międzynarodowego Roku Polarnego. Badania te były częścią globalnej kampanii Census of Marine Life (CoML) i ujawniły kilka znaczących wyników. Ponad 235 gatunków organizmów morskich żyje w obu regionach polarnych, które dzieli 12 000 km. Duże zwierzęta, takie jak niektóre walenie i ptaki, odbywają rocznie podróże w obie strony. Bardziej zaskakujące było występowanie w obu obszarach mórz polarnych małych gatunków, takich jak strzykwy i pelagiczne ślimaki morskie. W ich rozprzestrzenieniu mogły pomóc różne czynniki – temperatura na dnie oceanu w rejonie biegunów i równika różni się o nie więcej niż 5 °C, a cyrkulacja termohalinowa może transportować jaja i larwy tych organizmów.

Ekosystemy

Ekosystemy (zwłaszcza lądowe i słodkowodne) cechują się stosunkowo prostą strukturą, łańcuchy pokarmowe są krótkie. Bogactwo gatunkowe fauny morskiej jest stosunkowo małe, choć większe niż w Arktyce. Produktywność ekosystemów pelagicznych jest latem stosunkowo wysoka, lecz zimą drastycznie maleje (średnia roczna produkcji pierwotnej: ok. 20–100 g/m2/rok), wysokie liczebności osiągają niektóre gatunki widłonogów, skrzydłonogów i eufauzji. Przedstawiciel tych ostatnich – kryl antarktyczny, jest gatunkiem kluczowym ekosystemu Oceanu Południowego i ważnym źródłem pożywienia wielorybów, uchatek, fok, kałamarnic, ryb z podrzędu nototeniowców, pingwinów, albatrosów i wielu innych ptaków.

Ochrona przyrody

Protokół o ochronie środowiska naturalnego do Układu Antarktycznego (znany również jako protokół madrycki lub protokół środowiskowy) wszedł w życie w 1998. Jest to główny dokument dotyczący ochrony przyrody i zarządzania bioróżnorodnością na Antarktydzie. Komitet Ochrony Środowiska doradza zgromadzeniom konsultacyjnym sygnatariuszy Układu. Możliwość niezamierzonego sprowadzenia obcych gatunków jest uznawana za poważne zagrożenie dla środowiska Antarktyki.

W 1978 w Stanach Zjednoczonych uchwalono ustawę o ochronie Antarktydy, która przyniosła kilka ograniczeń w amerykańskiej działalności na Antarktydzie. Ustawa przewiduje kary za wprowadzenie obcych roślin i zwierząt, jak również za polowanie na gatunki rodzime. Przełowienie kryla, który odgrywa kluczową rolę w ekosystemie Antarktyki, skłoniło władze do wydania rozporządzenia w sprawie połowów. Konwencja o ochronie żywych zasobów morskich Antarktyki (ang. Convention for the Conservation of Antarctic Marine Living Resources, CCAMLR), która weszła w życie w 1980, wymaga, aby regulacje dotyczące wszystkich łowisk Oceanu Południowego brały pod uwagę potencjalne skutki dla całego ekosystemu Antarktyki. Pomimo tych nowych aktów poważnym problemem pozostawały nieuregulowane i nielegalne połowy ryb, w szczególności antara patagońskiego. Według ocen, nielegalne połowy antara w latach 2000. wzrosły nawet do 32 000 ton; problem ten w dużej mierze został rozwiązany dzięki zwiększonym kontrolom, spadając do poziomu ocenianego na około 1300 ton w 2010.

Skutki ocieplenia klimatu

W niektórych częściach Antarktydy obserwowane jest wyraźne ocieplenie klimatu; szczególnie silne stwierdzono na Półwyspie Antarktycznym. Eric Steig jako pierwszy w 2009 wykazał, że średnia temperatura powierzchni kontynentu Antarktydy nieznacznie rośnie, w tempie >0,05 °C na dekadę od 1957 do 2006. Badania te również wskazały, że Antarktyda Zachodnia w ciągu ostatnich 50 lat ocieplała się w tempie wyższym niż 0,1 °C na dekadę, a efekt ten jest najsilniejszy zimą i wiosną. Jest to częściowo zrównoważone przez jesienne ochłodzenie Antarktydy Wschodniej. Istnieją dowody na to, że wpływ na ogrzewanie Antarktydy ma antropogeniczna emisja gazów cieplarnianych, przede wszystkim dwutlenku węgla, chociaż nie jest to bezsprzecznie wykazane. Ocieplenie powierzchni Antarktydy Zachodniej, choć duże, nie doprowadziło do znacznego topnienia powierzchni lądolodu i nie ma bezpośredniego związku ze wzrostem poziomu morza. Wzrost tempa ruchu strumieni lodowcowych w tej części kontynentu bywa jednak tłumaczony zwiększonym napływem ciepłej wody z głębin oceanu, tuż przy krawędzi szelfu kontynentalnego. Z kolei w regionie Półwyspu Antarktycznego ocieplenie atmosfery ma prawdopodobnie istotny wpływ na topnienie pokrywy lodowej.

W 2002 rozpadł się lodowiec szelfowy Larsen-B u wybrzeża Półwyspu Antarktycznego. 28 lutego i 8 marca 2008 odłamało się około 570 km² lodu z Lodowca Szelfowego Wilkinsa przylegającego do Wyspy Aleksandra w południowo-zachodniej części półwyspu, wystawiając pozostałe 15 000 km² na ryzyko. Pokrywę lodową podtrzymywały pasma lodu szerokości około 6 km; duża część lodowca rozpadła się 5 kwietnia 2009. Według NASA najbardziej intensywne topnienie powierzchni Antarktydy w ostatnich 30 latach miało miejsce w 2005, kiedy obszar lodu o powierzchni zbliżonej do Kalifornii na krótko roztopił się i zamarzł ponownie; mogło to być wynikiem wzrostu temperatury o nawet 5 °C.

Badania opublikowane w „Nature Geoscience” w 2013 stwierdzają, że centrum Antarktydy Zachodniej jest jednym z najszybciej ocieplających się regionów na Ziemi. Autorzy dowodzą, że pełny zapis temperatury ze stacji Byrd „ujawnia liniowy wzrost rocznej temperatury między 1958 a 2010 o 2,4 ± 1,2 °C”.