Svakog australskog ljeta, dio bijelog južnog pejzaža planete pretvara se u ružičasto platno. Ispod ove upečatljive slike krije se fenomen koji zabrinjava naučnu zajednicu: Masivno cvjetanje crvenih algi na Antarktiku ubrzava topljenje. u jednoj od regija najosjetljivijih na globalno zagrijavanje.
Veliki broj istraživanja koje su vodili španski timovi omogućio je, po prvi put, kvantifikaciju pravog obima ovog procesa. Zahvaljujući kombinaciji satelitsko daljinsko istraživanje, letovi dronovima i umjetna inteligencijaIstraživači su nacrtali detaljnu mapu takozvanog "ružičastog snijega" na arhipelagu Južnih Šetlandskih ostrva, ključnoj tački za špansko naučno prisustvo na Antarktiku.
Šta su crvene alge i zašto postaju snježno ružičaste?
Protagonisti ovog fenomena su mikroalge poznate generički kao crvene alge, zajednica mikroorganizama koja uključuje fotosintetske vrste i heterotrofni organizmi sposobni za preživljavanje u ekstremnim uvjetima. Da bi se zaštitili od zračenja i antarktičke hladnoće, razvijaju fotoprotektivne i fotosintetske pigmente koji, kada se koncentriraju na snijegu, daju mu karakterističnu ružičastu ili crvenkastu nijansu.
Ova neobična promjena boje je ono što je u narodu poznato kao "Ružičasti snijeg"Uglavnom se primjećuje između decembra i februara, tokom australnog ljeta, kada svjetlosni i temperaturni uslovi pogoduju rastu ovih mikroalgi na površini snijega i leda. Daleko od toga da je to samo vizuelna neobičnost, To je postao pokazatelj kako se polarni ekosistemi mijenjaju..
Na Južnim Šetlandskim ostrvima, koja se nalaze oko 120 kilometara od Antarktika, ružičasti snijeg se pojavljuje i na glečerima i obalni snijeg i polarne ledene kapeOvo područje je posebno relevantno za špansku nauku jer se u njemu nalaze antarktičke baze Gabriel de Castilla (na ostrvu Deception) i Juan Carlos I (na ostrvu Livingston), dvije lokacije s kojih se pomno prati širenje ovog cvjetanja.
Istraživači opisuju ove epizode kao "cvjetanje" ili obilno cvjetanjegdje se širok spektar mikroorganizama brzo razmnožava na snijegu. Iako je golim okom vidljiv samo ružičasti veo, analize otkrivaju složenu biološku zajednicu s mnogo važnijom ulogom nego što se ranije mislilo u dinamici leda i ciklusa hranjivih tvari u regiji.
Do 12% svakog ostrva je prekriveno crvenim algama
Različite studije koje je koordinirao Institut za morske nauke Andaluzije (ICMAN-CSIC), uz učešće Univerzitet u Kadizu I to Univerzitet u BaskijiOni su prvi put kvantificirali pravi obim ovog cvjetanja u arhipelagu Južni Šetland. Podaci pokazuju da je tokom australskog ljeta, Alge mogu zauzimati između 3% i 12% površine svakog ostrva..
U apsolutnom smislu, taj raspon predstavlja maksimalnu površinu 176 kvadratnih kilometara prekriveno ružičastim snijegomOva brojka je daleko veća od one prijavljene u prethodnim studijama. Daleko od toga da su to male, raštrkane mrlje, slike prikazuju neprekidne pokrivače ružičastog snijega koji se protežu preko glacijalnih padina, obalnih područja i dijelova ledenih kapa ostrva.
Zapažanja obuhvataju period od šest godina, između 2018. i 2024.Ovo je omogućilo istraživačima da otkriju jasan trend: u većini sezona, područja pogođena algama su nešto veća nego u prethodnoj sezoni, a njihovo prisustvo traje tokom cijelog ljeta. Iako istraživači pozivaju na oprez i pozivaju na duže vremenske serije studija, Sve ukazuje na rastući trend i površine i trajanja.
Ovo širenje nije samo od lokalnog značaja. Arhipelag Južnih Šetlanda je jedna od glavnih kapija prema antarktičkom kontinentu i prirodna laboratorija za proučavanje reakcije polarnih regija na globalno zagrijavanje. Stoga, Ono što se tamo dešava tumači se kao rani znak promjena koje bi se mogle proširiti na druga područja smrznutog kontinenta..
Nalazi studije, objavljeni u časopisu Komunikacije Zemlja i okolišOni se također slažu s drugim nezavisnim dokazima o široko rasprostranjeno povećanje topljenja i nestabilnosti antarktičkog obalnog leda u poslednjim decenijama.
Manje albeda, više topljenja: klimatski učinak ružičastog snijega
Ključni aspekt ovog cvijeća nije toliko njihova boja koliko fizički efekat koji proizvode na snježnoj površini. Čist snijeg reflektuje veliki dio sunčevog zračenja koje prima, ali Prisustvo tamnih pigmenata u algama smanjuje taj reflektivni kapacitet., parametar poznat kao albedo.
Prema istraživaču CSIC-a Alejandro Roman, prvi autor nekoliko ovih djela, crvene alge mogu smanjenje albeda površine do 20%To znači da snijeg prestaje djelovati kao tako efikasno ogledalo i počinje apsorbirati više sunčeve energije. Kao direktna posljedica, temperatura površine raste, a topljenje snijega i leda se ubrzava.
Ova relativno mala promjena albeda ima nesrazmjerne efekte u okruženju hladnom i stabilnom kao što je Antarktik. Ubrzano topljenje generira tanki slojevi tekuće vode i područja s lokvama Na ledu su idealni uslovi za nastavak rasta mikroalgi. Zauzvrat, ovo povećano širenje dodatno potamnjuje površinu, što ponovo povećava apsorpciju sunčeve energije.
Ovo proizvodi pozitivna povratna petljaViše algi znači manji albedo; manji albedo znači više otopljene vode; a otopljena voda stvara još povoljnije okruženje za širenje algi. U kontekstu globalno zagrevanjeOvaj mehanizam doprinosi daljem slabljenju stabilnosti antarktičke kriosfere.
Pored uticaja na energiju koja ulazi u sistem, ružičasti snijeg cvjeta Oni mijenjaju dinamiku hranjivih tvari i cikluse ugljika u obalnim područjima, budući da ove mikroalge učestvuju u lokalnim lancima ishrane i u biogeohemijskim procesima koji se tek sada počinju detaljno kvantificirati.
Šest godina podataka u prirodnoj laboratoriji španske nauke
Da bi razumjeli evoluciju ovog fenomena, tim je prikupljao informacije tokom šest uzastopnih ljetnih sezona. Između 2018. i 2024. godine, područja prekrivena ružičastim snijegom su sistematski zabilježena. na raznim ostrvima arhipelaga, obraćajući posebnu pažnju na ona gdje se nalaze španske baze Gabriel de Castilla i Juan Carlos I.
Baze kojima upravlja Španija na Antarktiku postale su fundamentalne platforme za praćenje klimatskih i ekoloških promjena u polarnom okruženju. Sa ovih platformi, timovi se raspoređuju na terenu, lansiraju se dronovi, prikupljaju se uzorci, a dobijene informacije se upoređuju sa satelitskim podacima, što omogućava validaciju modela i poboljšanu interpretaciju udaljenih snimaka.
Istraživači navode da dostupni podaci ukazuju na godišnje povećanje i pogođenog područja i vremena u kojem cvjetanje ostaje aktivno Tokom ljeta. U nekim kampanjama, područja koja su ranije pokazivala samo izolirane mrlje algi razvila su značajnu pokrivenost na nivou doline ili brda.
Uprkos tome, sam tim insistira na tome Potrebno je imati duže serije i proširiti praćenje na druge regije. s kontinenta kako bi definitivno potvrdili uočene trendove. Prirodna varijabilnost vremenskih uslova na Antarktiku može prikriti neke obrasce, pa smatraju da je neophodno održavati i jačati dugoročne programe posmatranja.
U tom smislu, koordinacija između španskih institucija i institucija drugih zemalja koje su prisutne u tom području smatra se ključnom za razmjenjivati podatke, usklađivati metodologije i graditi regionalni mozaik što nam omogućava da procijenimo ulogu crvenih algi unutar antarktičkog klimatskog sistema.
Sateliti, dronovi i umjetna inteligencija za mapiranje cvjetanja
Jedan od najinovativnijih aspekata rada je korištena metodologija. Tim je kombinovao Satelitske snimke Sentinel-2, iz evropskog programa Copernicus, s informacijama prikupljenim od strane Hiperspektralni senzori instalirani na dronovima koji prelijeću iznad područja istraživanja. Ovaj dvostruki pristup omogućava da se fenomen posmatra i u velikim razmjerima i sa vrlo finim nivoom detalja.
Hiperspektralni senzori bilježe kako površina reflektira svjetlost na brojnim talasnim dužinama. Iz ovih spektralnih potpisa, istraživači su mogli precizno identificirati karakterističan otisak crvenih algi na snijegušto ga razlikuje od drugih vrsta pokrivača, kao što su izložene stijene, čisti snijeg ili led zaprljan mineralnom prašinom.
Sa svim ovim informacijama, izgrađeno je Prva hiperspektralna baza podataka o cvjetanju crvenih algi na AntarktikuOva baza podataka, koja je stavljena na raspolaganje naučnoj zajednici putem otvorenog pristupa, služi kao referenca za obuku algoritama za klasifikaciju na slikama daljinskog istraživanja, čime se poboljšava automatsko otkrivanje ružičastog snijega u novim satelitskim scenama.
Na osnovu toga, tim je primijenio tehnike mašinsko učenje Korišteno je 45 slika bez oblaka sa Sentinel-2 satelita, koje pokrivaju cijeli arhipelag Južni Shetland. Nadziranom analizom, modeli su omogućili detaljno mapiranje prostorne distribucije algi u svakoj sezoni.
Pristup potvrđuje da Cvjetanje nije izolovan lokalni događajveć procesi velikih razmjera koji se ponavljaju iz godine u godinu i koji mogu značajno izmijeniti regionalni energetski bilans i dinamiku topljenja leda u obalnim područjima Antarktika.
Ekološki i klimatski uticaj: polarni znak upozorenja
Pored njihovog neposrednog utjecaja na snijeg i led, cvjetanje crvenih algi već se smatra ekološki pokazatelj reakcije Antarktika na globalno zagrijavanjeNjihovo sve veće prisustvo ukazuje na promjene u dostupnosti tečne vode, u uslovima osvjetljenja i stabilnosti ledenih površina tokom australnog ljeta.
Rezultati ovog rada se koriste za modeli napajanja koji pokušavaju predvidjeti evoluciju antarktičkog leda i njegov budući doprinos porastu nivoa mora. Ako se mehanizam povratne sprege između ružičastog snijega i topljenja ojača tokom vremena, gubitak ledene mase mogao bi se ubrzati više nego što neki konzervativni scenariji sugeriraju.
Sa ekološkog stanovišta, crvene alge učestvuju u lancima ishrane u regionu, služeći kao resurs za druge mikroorganizme i utičući na ciklusi hranjivih tvari i ugljika u obalnim ekosistemimaIstraživači sada rade na kvantifikaciji načina na koji ovo cvjetanje mijenja lokalnu biološku produktivnost i kakve implikacije ima na druge organizme koji zavise od sezonskog leda.
Istovremeno, razvoj sistemi za kontinuirano praćenje zasnovani na daljinskom posmatranju i vještačkoj inteligenciji Ovo otvara vrata praćenju promjena snježnog pokrivača u gotovo realnom vremenu. To će omogućiti ranije otkrivanje anomalija, procjenu utjecaja ekstremnih vremenskih događaja i prilagođavanje terenskih kampanja kako bi se bolje iskoristili logistički resursi u tako udaljenoj regiji.
Sveukupno, studije o crvenim algama na Antarktiku, pod snažnim vodstvom španskih istraživačkih centara, Oni slikaju sliku u kojoj ružičasti snijeg prestaje biti puka pejzažna kuriozita. postati ključni dio slagalice polarne klime. Kombinacija satelita, dronova i naprednih algoritama nudi sve jasniju sliku o tome u kojoj mjeri ovi sitni mikroorganizmi mogu utjecati na topljenje bijelog kontinenta i, u konačnici, na stabilnost globalne klime.
