Елена на коленете в мътната срам на срутена алясканска тундра, Елиса Шует сочи останките от пещера, която тя успя да стои през миналото лято. Днес тя вече я няма, оскубена от зеещата мава, известна като термокарст, която продължава да върви навън, тъй като земята бързо се стопява.
Неуспехите на термокарста възникват, когато вечна замръзване - слой замръзнала почва в земните полярни райони - се размрази и стане нестабилна. Въпреки че събитията се случват естествено в Арктика, много учени подозират, че повишаващите се температури на север причиняват формирането на повече от тези характеристики. Сравнявайки въздушните снимки от 1985 г. с последните снимки, "Сега можем да кажем с известна увереност ... че на някои места [има] между два и пет пъти повече от тези характеристики сега, отколкото в началото на 80-те години на миналия век", казва Уилям Боудън, воден еколог от университета във Върмонт.
Ето защо Боудън, неговият научен сътрудник Шует и други в полевата станция Toolik, университет в Аляска, Fairbanks, изследователско съоръжение на 150 мили северно от Арктическия кръг в северната част на Аляска, изучават влиянието на термокарстите върху околната среда. Тяхната работа се вписва в дългата традиция на изследванията за изменение на климата в Toolik, която от основаването си през 1975 г. предоставя девствена лаборатория за проучване как по-топъл свят ще трансформира сушата и водните пътища на Арктика.
Разбирането на промените в климата и околната среда, според Норман Маркот от Канадския съвет за научни изследвания в областта на природните науки и инженерните технологии, е „горещият въпрос“ в изследванията на Арктика в международен план. Изследователски станции като Toolik са от ключово значение за събирането на дългосрочни данни и изследването на проблемите в тази област, казва той по електронната поща, а Канада планира да разработи арктическа изследователска станция с много от същите елементи като Toolik.
Въпреки че голяма част от изследванията в Арктика са фокусирани върху наблюдението на околната среда, „В Toolik ние можем да се задълбочим в това“ и „да проучим какво всъщност контролира всички тези процеси“, казва съоснователят на Toolik Джон Хоби, старши учен в Ecosystems Център на морската биологична лаборатория в Woods Hole, Масачузетс.
Това е и "единственото място в Северна Америка, където можем да видим или получим усъвършенстван поглед върху това как изменението на климата може да повлияе на екосистемите", добавя той.
И в много отношения климатичните промени вече започнаха да прекрояват тази дихотомично крехка и издръжлива земя. Между 1966 и 1995 г. арктическите температури се повишават .7 градуса по Целзий на десетилетие, тенденция, която поставя "северна Аляска на горещо място", казва Синдония Брет-Харте, асоцииран научен директор на Toolik. Арктика се затопля по-бързо дори дори в тропическите райони на света: пролетта пристига по-рано, есента залязва по-късно, а температурата на вечната мразовита в много области, включително Toolik, се колебае опасно близо до нулевата градус по Целзий. Тогава замръзналата почва, която дава на тундрата гръбнака, може да се разпадне.
Новите термокарстове в Аляска също могат да покажат как затоплянето може да промени потоци или езера, тъй като тези характеристики често се появяват в близост до вода. Когато през 2003 г. е открит термокарст близо до река Тоолик, Боудън и колегите му откриват, че е изхвърлил толкова много утайки в реката, че водата се е затънала на 40 километра по течението. Той и неговите колеги също докладваха през юни 2008 г. в Journal of Geophysical Research, че амоний, нитрати и фосфор, отделяни от този срив, с течение на времето „значително ще променят структурата и функцията на реката“.
За Боудън и други изследователи на Toolik подобни наблюдения бяха познати. Между 1983 и 2004 г. те видяха как драстично фосфорът може да преструктурира река в експеримент, извършен на река Купарук край Толик - „най-добре проученият речен басейн в целия Арктика“, според Хоби. В този експеримент учените добавят малки количества фосфор, хранително вещество, често срещано в торовете и замърсяването на жилищата и промишлеността, в реката всяко лято. След осем години мъхът се разширява в реката, като изтласква други видове растения и искри растеж на някои видове насекоми. Производителността като цяло в реката процъфтява. Това разследване може да предскаже какво се случва, когато вечна замръзване се стопи и хранителните вещества се освободят във въздуха и водата.
На сушата изследователите на Toolik също са добавили тор за различни видове тундра. В експеримент, провеждащ се от 1989 г., старшият учен от Центъра на екосистемите Гай Шавър е открил, че върху тундрата на бивни, някои широколистни храсти, като бреза джудже, могат да се възползват от притока на азот и фосфор, като се увеличават в изобилие и намаляват разнообразието на видовете. Учените от Toolik също са фокусирани върху това защо Арктика изглежда озеленява, обяснява Брет-Харте. Може да се дължи на повече храсти: Преди около 12 000 години, когато климатът беше по-топъл, храстите доминираха в пейзажа, каза тя.
Въпреки че тези полярни промени могат да изглеждат изолирани от останалия свят, топящият се Арктика може да ускори климатичните промени. Брет-Харте посочва, че арктическите сухоземни маси - включително бореалните гори - държат почти 40 процента от въглеродния въглерод в света, но съставляват само една шеста от земната площ на Земята. Ако въглеродът, затворен в почвата, се отделя чрез стопяване на вечна замръзване, тя казва, че това би могло да удвои концентрацията на въглероден двуокис, основен парников газ в околната среда.
Боудън от университета във Върмонт вярва, че има „сериозни доказателства“, че уловеният въглерод и метан може да бъде освободен по време на събитията с термокарст и да допринесе за затоплянето. Той търси финансиране, за да проучи как термокарстите ще повлияят на арктическите екосистеми като цяло. Например, термокарст, който причинява скок в утайки във водните пътища, може да задуши растенията, да запуши рибните хриле и в крайна сметка да започне каскада от ефекти по целия път в хранителната мрежа.
"Това не е история на ужасите - не е, че това не е естествен процес", предупреждава Боудън. "Но мисля, че има сериозни доказателства, че [човешките] влияния, които са на известно разстояние от Арктика, имат тези вторични ефекти ... които ще бъдат потенциално много важни при структурирането на начина, по който изглежда и се държи арктическия пейзаж в бъдеще."
