Elissa Schuett umočena u blatnu gomilu srušene aljaške tundre pokazuje ostatke pećine u kojoj je bila u stanju stajati prošlog ljeta. Danas ga više nema, guta ga zrela krava poznata kao termokarst koji i dalje korača prema van dok se zemlja brzo topi.
Neuspjesi termokarsta nastaju kada se permafrost - sloj smrznutog tla u Zemljinim polarnim područjima - otopi i postane nestabilan. Iako se događaji odvijaju prirodno na cijelom Arktiku, mnogi znanstvenici sumnjaju da porast temperature na sjeveru uzrokuje formiranje više tih značajki. Uspoređujući zračne fotografije iz 1985. s nedavnim fotografijama, "Sada s pouzdanjem možemo reći ... da na nekim lokacijama [sada] postoji dva do pet puta više ovih značajki nego u ranim 1980-ima", kaže William Bowden, vodeni ekolog sa Sveučilišta u Vermontu.
Zato Bowden, njegov istraživački suradnik Schuett i drugi na poljskoj stanici Toolik, Sveučilištu na Aljasci, Fairbanksu, istraživačkom centru 150 milja sjeverno od Arktičkog kruga na sjeveru Aljaske, proučavaju utjecaj termokarstova na okoliš. Njihov se rad uklapa u dugu tradiciju istraživanja klimatskih promjena tvrtke Toolik, koja je od svog osnivanja 1975. osigurala netaknut laboratorij za proučavanje kako će topliji svijet transformirati kopneni i vodeni put Arktika.
Razumijevanje klimatskih i okolišnih promjena, prema Normanu Marcotteu iz Kanadskog vijeća za prirodne znanosti i inženjerstvo, predstavlja „goruće pitanje“ u arktičkom istraživanju na međunarodnoj razini. Istraživačke stanice poput Toolika ključne su za prikupljanje dugoročnih podataka i istraživanje problema na terenu, kaže on putem e-maila, a Kanada planira razviti arktičku istraživačku stanicu s mnogim istim elementima kao i Toolik.
Iako se veći dio arktičkog istraživanja fokusirao na promatranje okoliša, "u Tooliku smo u stanju dublje ući u to" i "proučiti što zapravo kontrolira sve te procese", kaže suosnivač Toolika John Hobbie, stariji znanstvenik u Ekosustavima Centar morskog biološkog laboratorija u Woods Holeu, Massachusetts.
To je ujedno i "jedino mjesto u Sjevernoj Americi gdje možemo vidjeti ili dobiti napredni pogled na to kako klimatske promjene mogu utjecati na ekosustave", dodaje on.
A na mnoge su načine klimatske promjene već započele preoblikovati ovu dihotomski krhku i otpornu zemlju. Između 1966. i 1995. arktičke temperature porasle su .7 stupnjeva Celzijusa po desetljeću, što trend stavlja "sjevernu Aljasku u vruće sjedište", kaže Syndonia Bret-Harte, Toolikova suradnica. Arktik se zagrijava brže nego čak i tropska područja svijeta: proljeće stiže ranije, jesen stiže kasnije, a temperatura permafrosta u mnogim područjima, uključujući Toolik, lebdi opasno blizu nulte stupnjeve Celziusa. Tada bi se smrznuto tlo koje tundri daje kralježnici moglo raspasti.
Novi termokarstovi na Aljasci također bi mogli pokazati kako zagrijavanje može promijeniti potoke ili jezera, budući da se ove značajke često javljaju u blizini vode. Kada je 2003. godine otkriven termokarst u blizini rijeke Toolik, Bowden i njegove kolege otkrili su da je izbacio toliko sedimenata u rijeku da je voda postala mutna 40 kilometara nizvodno. On i njegovi kolege također su u lipnju 2008. izvijestili u časopisu Geophysical Research da će amonij, nitrati i fosfor koji se ispuštaju iz tog urušavanja s vremenom "značajno izmijeniti strukturu i funkciju rijeke".
Bowdenu i drugim istraživačima Toolika takva su zapažanja bila poznata. Između 1983. i 2004. vidjeli su kako drastično fosfor može restrukturirati rijeku u eksperimentu na rijeci Kuparuk blizu Toolika - "najbolje proučenoj slivu rijeke na cijelom Arktiku", prema Hobbieju. U tom su eksperimentu znanstvenici svako ljeto dodavali male količine fosfora, hranjivog sastojka uobičajenog u gnojivima i zagađivanju stanovništva i industrije. Nakon osam godina, mahovina se proširila u rijeci istiskujući ostale biljne vrste i započevši rast nekih vrsta insekata. Ukupna produktivnost u rijeci rasla je. Ova istraga može predvidjeti što se događa kada se permafrost rastopi, a hranjive tvari oslobode u zrak i vodu.
Na kopnu su istraživači Toolika također dodavali gnojivo za različite vrste tundre. U pokusu koji je radio od 1989. godine, stariji znanstvenik Centra za ekosustave Gaius Shaver otkrio je da na tundrovoj tuski neki listopadni grmlje, poput patuljaste breze, mogu iskoristiti priliv dušika i fosfora povećanjem u obilju i smanjenjem raznolikosti vrsta. Znanstvenici iz Toolika usredotočeni su i na to zašto se čini da Arktik ozelenira, objašnjava Bret-Harte. To bi moglo biti zbog više grmlja: prije otprilike 12 000 godina kada je klima bila toplija, grmlje je dominiralo krajolikom, rekla je.
Iako se ovi polarni pomaci mogu činiti izoliranim od ostatka svijeta, Arktik koji se topi mogao bi ubrzati klimatske promjene. Bret-Harte ističe da arktičke kopnene mase - uključujući borelske šume - drže gotovo 40 posto svjetskog ugljika u tlu, ali čine samo jednu šestinu kopnene površine. Ako se ugljik zaključan u tlu ispušta topljenjem permafrosta, kaže, mogla bi više nego udvostručiti koncentraciju ugljičnog dioksida, velikog stakleničkog plina, u okoliš.
Bowden sa Sveučilišta u Vermontu vjeruje da postoje „snažni dokazi“ da bi se zarobljeni ugljik i metan mogao osloboditi tijekom događanja u termokarstu i pridonijeti zagrijavanju. On traži sredstva kako bi istražio kako će termokarsti utjecati na arktički ekosustav u cjelini. Primjerice, termokarst koji uzrokuje ubrizgavanje sedimenata u vodenim putovima može ugušiti biljke, začepiti riblji škrg i na kraju započeti kaskadu učinaka sve do prehrambene mreže.
"To nije horor priča - nije kao da ovo nije prirodan proces", upozorava Bowden. "Ali mislim da postoje snažni dokazi da [ljudski] utjecaji koji su udaljeni od Arktika imaju ove sekundarne učinke ... koji će biti potencijalno važni u strukturiranju izgleda arktičkog krajolika i ponašanja u budućnosti."
