W regionach polarnych zachodzą obecnie jedne z najbardziej dynamicznych zmian klimatycznych na świecie. Topniejący lód morski nie tylko zwiększa ilość światła docierającego do powierzchni oceanu, ale fundamentalnie zmienia jego kolory. To zjawisko ma daleko idące konsekwencje dla całego ekosystemu morskiego – od mikroskopijnych glonów po największe ssaki morskie. Zrozumienie, jak zanikanie lodu morskiego wpływa na kolory światła w oceanie, jest kluczowe dla prognozowania przyszłości Arktyki i Antarktydy.
Zanikanie lodu morskiego a kolory światła w oceanie
Zmiany klimatu sprawiają, że lód morski w regionach polarnych topnieje w niespotykanym dotąd tempie. Gdy lód morski zanika i ustępuje miejsca otwartej wodzie, nie tylko rośnie ilość światła wpadającego do oceanu, ale zmienia się także jego widmo – czyli rozkład długości fal, które docierają w głąb wody. To właśnie te zmiany decydują o tym, jakie kolory światła są dostępne dla organizmów żyjących pod powierzchnią.
Warto przeczytać:
Różnica między lodem morskim a wodą morską w transmisji światła
Lód morski i woda morska zasadniczo różnią się sposobem, w jaki przepuszczają i rozpraszają światło. Lód działa jak filtr: silnie rozprasza i odbija światło, przepuszczając tylko niewielką jego ilość. Jednak ta ograniczona porcja światła obejmuje niemal cały zakres widzialnych długości fal. Woda morska natomiast pochłania światło czerwone i zielone, a przez jej kolumnę najgłębiej przenika światło niebieskie. To właśnie dlatego oceany mają charakterystyczny niebieski kolor.
Widmo światła w oceanie
Kolejna istotna różnica wynika z właściwości molekularnych. W ciekłej wodzie cząsteczki H₂O są ruchliwe i mogą swobodnie wibrować, co prowadzi do powstawania specyficznych pasm absorpcyjnych. Te pasma selektywnie „wycinają” z widma części światła, tworząc tzw. nisze widmowe. Fitoplankton i sinice wykształciły różnorodne pigmenty, które pozwalają im wykorzystywać dostępne długości fal – od zieleni po błękit. W lodzie morskim cząsteczki są usztywnione w sieci krystalicznej, przez co lód nie wykazuje tych samych pasm absorpcyjnych. Pod lodem morskim zachowuje się szersze spektrum światła, co daje przewagę organizmom przystosowanym do różnorodnych warunków oświetleniowych.
Najczęściej czytane:
Gdy lód morski zanika i ustępuje miejsca otwartej wodzie
„Fotosyntetyczne pigmenty glonów żyjących pod lodem morskim są przystosowane do optymalnego wykorzystania szerokiej gamy kolorów obecnych w niewielkiej ilości światła przechodzącego przez lód i śnieg” – podkreśla główna autorka badań, Monika Soja-Woźniak.
Kiedy lód topnieje, organizmy te nagle znajdują się w środowisku zdominowanym przez kolor niebieski, co oznacza gorsze dopasowanie ich pigmentów do nowych warunków. Badania prowadzone z wykorzystaniem modeli optycznych i analiz spektralnych pokazują, że ta zmiana wpływa nie tylko na wydajność fotosyntezy, ale może prowadzić do zmian w składzie gatunkowym. Gatunki glonów lepiej przystosowane do niebieskiego światła mogą zyskać przewagę nad dotychczas dominującymi glonami lodowymi.
Kaskadowe efekty ekologiczne i znaczenie dla klimatu
Według prof. Huismana, zmiany w spektrum światła mają kaskadowy wpływ na cały arktyczny łańcuch pokarmowy. Algi fotosyntetyczne stanowią podstawę życia w tych regionach – wszelkie zmiany w ich produktywności lub składzie mogą odbić się na populacjach ryb, ptaków morskich i ssaków. Dodatkowo fotosynteza w oceanie odgrywa istotną rolę w pochłanianiu dwutlenku węgla (CO₂), wpływając na bilans klimatyczny całej planety. Badacze podkreślają, że zmiany klimatyczne w Arktyce i Antarktydzie to nie tylko topnienie lodu, ale także fundamentalne zmiany w transmisji światła i przepływie energii w ekosystemach morskich.
Topnienie lodu morskiego prowadzi do zwężenia spektrum światła dostępnego pod powierzchnią oceanu – z szerokiej gamy kolorów do dominacji niebieskiego. Ta pozornie subtelna zmiana ma ogromne znaczenie dla fotosyntezy i całego ekosystemu polarnego. Zmiany te mogą wpływać na produkcję tlenu, pochłanianie CO₂ oraz strukturę łańcucha pokarmowego.
Wyniki badań podkreślają konieczność uwzględniania tych procesów w modelach klimatycznych. Przeliczając parametry techniczne – lód morski o grubości kilku metrów, który dotąd rozpraszał i filtrował światło, ustępuje miejsca otwartej wodzie, przez którą światło niebieskie może przenikać nawet na głębokość ponad 200 metrów. Tak głębokie zmiany w charakterystyce światła w oceanie to wyzwanie dla całych ekosystemów morskich.
Źródło: Loss of sea ice alters light spectra for aquatic photosynthesis. Nature Communications, 2025; 16 (1) DOI: 10.1038/s41467-025-59386-x
