Несмотря на то, что в Арктике и Антарктике огромное количество воды, осадков в отдельных их частях выпадает очень мало, что делает их чем-то похожими на пустыни. Здесь даже есть свои «оазисы». Это полыньи, которые могут достигать огромных размеров. Речь идет о тысячах квадратных километров. В 70-х годах прошлого столетия одна из них превзошла своей площадью Новую Зеландию.
Это важнейшая часть полярных экосистем и инструмент воздействия на океанские течения Земли. Но потепление климата прямо влияет на условия формирования полыней, и это может привести к очень неприятным последствиям. Начнем с основ. Полыньи бывают двух типов, и отличаются они по способу формирования. К первому принято относить прибрежные – они образуются, когда ветры, дующие со стороны суши, отталкивают лед от берега. Внутри «разрыва» вода продолжает замерзать, но воздушные потоки выдавливают и этот материал. Данный процесс может случиться в любое время года, но особенно активно он идет зимой, при самых сильных морозах. Прибрежные полыньи фактически превращаются в фабрики по производству льда. При замерзании морской воды большая часть соли остается в океане. Она повышает плотность жидкости и опускается вместе с ней на дно. Этот процесс оказывает непосредственное воздействие на климат нашей планеты, но об этом чуть позже.
Полыньи второго типа образуются во льду, покрывающем поверхность океана. К их формированию причастен не ветер, а теплая вода, поднимающаяся из глубины. Она либо растапливает лед снизу, либо вообще не дает ему появляться. В первом случае мы получаем большой объем холодной пресной воды. Несмотря на отсутствие в ней солей, она достаточно плотна, чтобы начать опускаться. На этом пути она перемешивается с поднимающимися теплыми массами, нагревается, всплывает, и цикл продолжается снова и снова.
В обоих обрисованных выше случаях полыньи очень часто образуют затейливые полярные экосистемы. Пищевые цепочки в них, как правило, строятся снизу вверх. Основой для них является фитопланктон – микроскопические растения, нуждающиеся, как и все остальные, в солнечном свете. Подо льдом этих лучей немного, но полынья – это совсем другое дело. Таким образом, когда наша звезда после нескольких месяцев полярной ночи появляется вновь, именно на чистой воде может начаться первое в году цветение фитопланктона. Это порождает цепочку едоков, представленную последовательно зоопланктоном, рыбой, китами, тюленями и пингвинами.
Полыньи являются насущной необходимостью для животных, размножающихся на суше, но охотящихся в воде. В 2022 году были опубликованы результаты исследования, которое показало, что 96% южных морских слонов ищут добычу именно в них. Другим ученым удалось установить прямую взаимосвязь между количеством фитопланктона в полынье и размером находящейся рядом с ней колонии пингвинов Адели. Это, кстати, предельно логично. У этого вида самцы и самки по очереди отправляются добывать пищу и так же попеременно ухаживают за яйцом (птенцом). Родитель, занимающийся охраной потомства, голодает, поэтому располагающаяся поблизости полынья сокращает время, в течение которого морские птицы вынуждены обходиться без еды. Результат вполне предсказуем: если пингвины Адели гнездятся далеко от неё, они в среднем производят меньше птенцов на, если так можно выразиться, душу населения.
Полыньи очень важны и для человека. Одна из них, носящая совершенно невыговариваемое название Пикиаласорсуак (Pikialasorsuaq), ежегодно образуется во льдах между Канадой и Гренландией. Она имеет самые большие в Арктике размеры и зависит как от океана, так и от погодных условий, складывающихся на суше. Эскимосы тысячелетиями добывали себе здесь пищу, полынья была идеальным маршрутом как для миграций, так и для торговли. Однако климат в этих местах, как, собственно, и на всей планете, быстро меняется.
В 2021-ом был опубликован отчет об исследовании, авторы которого показали, что Пикиаласорсуак заметно ужался в размерах между 500 годом до н.э. и 1000 годом уже нашей эры. Количество фитопланктона уменьшилось, что привело к сокращению популяций птиц, на которых охотились эскимосы. Через пару сотен лет после этого люди, жившие в Гренландии, покинули свои поселения. Ученые не смогли доказать, что это произошло именно из-за уменьшения полыньи. Вполне возможно, причиной здесь были другие, более серьезные изменения климата. Однако они полагают, что нынешние эксцессы того же порядка способны привести к аналогичной деградации арктической экосистемы.
Уменьшение площадей полыней может, по их мнению, иметь глобальные последствия. Как уже заявлено выше, у побережий они порождают плотные массы воды, опускающиеся на дно океана и расталкивающие более легкие слои. Это, особенно в Антарктике, помогает создавать течения, доставляющие холодную или теплую воду туда, где она при иных обстоятельствах не окажется. Гольфстрим, в частности, приносит тепло из тропиков в Европу, которая без этого, по всей видимости, просто-напросто замерзнет.
Полыньи полезны и во многих других отношениях. Фитопланктон, процветающий в них, перерабатывает углекислый газ, забирая этот парниковый агент из атмосферы. Отмирая, растительные организмы опускаются на дно, запирая углерод и не давая ему вновь оказаться в воздушной среде. Ученые пока не знают наверняка, как изменение климата повлияет на эффективность работы полыней в указанных ипостасях. Изучать процессы, происходящие вблизи полюсов, не очень удобно, так как там банально некомфортно. Но подобные исследования, как кажется, весьма важны. Особенно в свете заявленной значимости свободных ото льда участков Арктики и Антарктики.