Rzeki w Arktyce "rdzewieją" od lat. Już wiadomo, dlaczego. Są dwa powody

Naukowcy określili dwa główne powody, dla których rzeki w Arktyce stają się mętne i zanieczyszczone cząstkami żelaza, co sprawia, że woda staje się pomarańczowa i „rdzawa”.
Pierwszym powodem jest wypłukiwanie żelaza z pirytu, a drugim aktywność mikroorganizmów w nizinnych mokradłach.
Cząstki żelaza zanieczyszczają rzeki, utrzymują się długo w wodzie, wpływają negatywnie na ekosystemy i mogą poważnie szkodzić łososiom oraz społecznościom zależnym od rzek.
Więcej podobnych informacji znajdziesz na stronie głównej serwisu, otwiera się w nowym oknie

Wraz z ociepleniem klimatu warstwa gleby arktycznej, która była zamarznięta przez tysiące lat, zaczęła się rozmrażać. Wcześniejsze badania sugerowały, że rozmrażanie wieloletniej zmarzliny było ostateczną przyczyną tych szkód. Nowe badanie opublikowane na łamach „Communications Earth & Environment” potwierdza ten związek. „Bez cienia wątpliwości” – podkreślają badacze.

Dlaczego rzeki Arktyki „rdzewieją”?

Ujawniono dwa odrębne mechanizmy, dzięki którym rozmarzająca gleba powoduje „rdzewienie” rzek oraz pomogli przewidzieć, gdzie szkody mogą pojawić się w przyszłości.

Aby zbadać to zjawisko, zespół naukowców przeanalizował rozległy region górski, następnie skupił się na konkretnym systemie rzecznym, a na końcu zbadał nawet jeden strumień. Takie podejście pozwoliło im połączyć duże wzorce z konkretnymi, lokalnymi procesami.

Na wyższych wysokościach problem zaczyna się w skalistym podłożu zawierającym piryt, znany też jako „złoto głupców”. Przez wiele lat, gdy grunt był zmarznięty, woda i powietrze nie wpływały na piryt. Ocieplenie i rozmarzanie uruchomiły proces zwany kwaśnym drenażem skał (acid rock drainage), zazwyczaj kojarzony z górnictwem. Jednak w Arktyce zachodzi on naturalnie, na rozległym, nienaruszonym dotąd terenie.

– Kiedy piryt spotyka się z wodą, rozpada się. Rozkłada się na żelazo i siarkę, wytwarzając kwas siarkowy oraz siarczany i inne toksyczne metale – wyjaśnia Tim Lyons, biogeochemik z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside i współautor publikacji na ten temat. – Gdy woda bogata w żelazo miesza się z tlenem, żelazo zamienia się w cząstki przypominające rdzę, które nadają wodzie pomarańczowy kolor i barwią osady.

„Rdza” w wodzie może być wynikiem rozkładu pirytu na żelazo. Metal przenika do wody i utlenia sięUC Riverside/Tim Lyonsmateriały prasowe

Na niższych wysokościach sytuacja wygląda inaczej. Tam krajobraz jest pokryty mokradłami, które zmieniają kształt i rozprzestrzeniają się w dół wraz z topnieniem zmarzliny. W tych podmokłych miejscach gleby mają mało tlenu, więc mikroorganizmy (głównie bakterie) „oddychają” żelazem zamiast tlenem.

W przeciwieństwie do kwaśnego drenażu skał, mikroorganizmy nizin nie produkują bezpośrednio kwasu ani siarczanów. Ta różnica była jedną z przesłanek, które pozwoliły naukowcom rozróżnić oba mechanizmy.

Oba te procesy wyjaśniają, dlaczego pomarańczowe wody pojawiają się obecnie w rozległych obszarach rozciągających się przez północną Alaskę, ściśle pokrywając się z miejscami, gdzie rozmarza wieczna zmarzlina.

Żelazo może przedostawać się do rzek

Badacze wykryli również efekt opóźniony, który może pomóc przewidywać przyszłe skażenie. Każdego lata aktywna, górna warstwa gleby rozmarza do najgłębszego punktu, zanim ponownie zamarznie zimą. Żelazo uwolnione podczas jednego sezonu może zostać uwięzione i przedostać się do rzek w następnym roku. Odkryto, że to opóźnienie może być użyteczne przy prognozowaniu wzrostów poziomu metali.

Konsekwencje ekologiczne tego procesu są poważne. Drobne cząstki żelaza mogą pozostawać zawieszone w wodzie nawet przez ponad 100 kilometrów, zamulając rzeki, tłumiąc rozwój glonów, zakłócając populacje owadów i zatykając skrzela ryb.

Zespół podejrzewa, że te zmiany wpływają na łososie, które do rozmnażania potrzebują czystych żwirowych ławic i glonów jako podstawy łańcucha pokarmowego we wczesnych etapach życia. Odkrycia sugerują także, że problem może rozlać się na skalę globalną. Podobne warunki – z topniejącą zmarzliną i bogatymi w metale skałami – panują np. w północnej Kanadzie, Andach czy w Alpach.

Umiejętność prognozowania miejsc, gdzie pojawi się skażenie, może jednak pomóc chronić kluczowe siedliska. Badacze sądzą, że to szczególnie istotne dla społeczności zależnych od tych wód oraz ryb żyjących w tych rzekach – dla żywności i tradycji kulturowych.