This page is a translation of the original work by Dr. Susan L. Woodward that can be found at https://php.radford.edu/~swoodwar/biomes/?page_id=1376

Lodowy Biom

Wprowadzenie

Naukowcy zaczynają rozpoznawać wieczne zmarzliny na lądzie i na morzu jako odrębny biom z wyraźnym skupiskiem żywych organizmów. Lód lądowy występuje głównie jako pokrywy lodowe i lodowce; lód oceaniczny jako szelf lodowy i lód morski. Są to części kriosfery Ziemi, która obejmuje także wieczną zmarzlinę, letnie pola śnieżne i zimowy lód powstały na jeziorach i rzekach. Charakterystyka życia zamieszkującego stały lód obejmuje dominację mikroorganizmów i istnienie stosunkowo krótkich łańcuchów pokarmowych. Metabolicznie aktywne formy życia można znaleźć na powierzchni lodu, w lodzie i - na lądzie - pod lodem.

Środowisko fizyczne

Klimat związany z trwałym lodem w regionach polarnych i alpejskich charakteryzuje się niskimi temperaturami, ogólnie w ciągu roku lub poniżej zera w ciągu roku, oraz niewielkimi opadami występującymi zwykle jako śnieg. W systemie Koeppen są to klimaty EF. Organizmy stoją w obliczu zagrożenia wysuszeniem oraz niskiej dostępności składników odżywczych. Na powierzchni może występować intensywne promieniowanie ultrafioletowe.

LÓD TERYTORIALNY

Wieczny lód lądowy 10 procent powierzchni lądu Ziemi, występując głównie jako pokrywy lodowe (lub czapy) i lodowce. Największa pokrywa lodowa obejmuje większość Antarktydy. Na półkuli północnej największy obszar pokrywa lodowa Grenlandii; mniejsze masy lodu pokrywają wyspy arktyczne, takie jak Svalbard. Najwyższe góry na ziemi (w tym system Gór Skalistych w Ameryce Północnej, Andach Ameryki Południowej, Alpach Europy i Himalajach Azji) nadal zawierają duże alpejskie lodowce i pola śnieżne.

Pokrywy lodowe tworzą kopuły w strefie akumulacji, gdzie gromadzi się śnieg, a lód powoli wypływa na zewnątrz w postaci strumieni lodu i lodowców. W górach na wyższych wysokościach znajduje się strefa akumulacji, a lód spływa w dół zbocza, rzeźbiąc głębokie doliny w kształcie litery U. Pomiędzy ruchomym lodem i podłożem skalnym może znajdować się warstwa smarująca ciekłej wody.

Lód lądowy traci się w strefie ablacji w wyniku wycielenia, sublimacji i / lub parowania.

W ziemskim aspekcie biomu lodu można rozpoznać trzy siedliska: powierzchnię, podpowierzchnię (wnętrze masy lodowej) i pod lodem (podglodowość). Powierzchnia jest wystawiona na działanie promieni słonecznych i jest zamieszkana przez adaptowane na zimno drobnoustroje fotosyntetyczne, w szczególności cyjanobakterie. Te same gatunki sinic występujące na Antarktydzie występują również w Arktyce. Rozproszone przez wiatry cechy, które pozwalają im przetrwać ekstremalne warunki w regionach polarnych, pozwalają im wytrzymać wysokie promieniowanie ultrafioletowe, ekstremalne zimno i ekstremalne zanikanie w atmosferze.

Czerwony śnieg wynika ze stężeń fitoflagellatu Chlamydomonas nivalis. Zdjęcie Serge Ouachée (opracowanie własne) CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] za pośrednictwem Wikimedia Commons

Na powierzchni śniegu mogą występować fitoflagellaty, takie jak Chlamydomonas nivalis, które zawierają czerwone pigmenty, które ukrywają obecność chlorofilu i powodują powstanie czerwonego śniegu lub śniegu z arbuza. Podczas krótkich sezonów topienia w środowisku polarnym i wysokogórskim dostępna jest woda w stanie ciekłym oraz odbywa się fotosynteza i oddychanie.

Występują również bakterie; członków siedmiu rodzajów zidentyfikowano w małych, wypełnionych wodą dołach powierzchniowych, które zawierają ciemną mieszaninę organicznych i nieorganicznych cząstek zwanych kriokonitem. Ciemny materiał pochłania światło słoneczne i staje się wystarczająco ciepły, aby stopić lód i pogłębić te otwory kriokonitowe.

Malutkie organizmy wielokomórkowe (drobnoustroje Metazoan), które żerują na bakteriach i cyjanobakteriach, są stosunkowo nieliczne i obejmują wrotki, tardigrades i nicienie. Na niektórych lodowcach przybrzeżnych na północno-zachodnim wybrzeżu Pacyfiku (od stanu Waszyngton do południowej Alaski) można znaleźć robaki lodowe Mesenchytraeus solifugus. Te małe (<1 cal) pierścieniowe robaki ćwiczą migrację pionową każdego dnia, wznosząc się wieczorem na powierzchnię i zakopując w lodzie w ciągu dnia. Mogą być karmione przez Snow Buntings.

Kręgowce są zwykle tylko gośćmi na lodzie, żerując na powierzchni owadów dmuchanych przez wiatr lub polując na zbieraczy lub szukając ulgi od owadów latających. Rosomaki są znane z buforowania zabójstw na polach śnieżnych. W zachodniej Ameryce Północnej Rosy Finch z szarą koroną gniazduje na skraju lodowców, ale schodzi na lód, aby schwytać owady. W wysokich Andach Ameryki Południowej białoskrzydła Duica Finch (właściwie tanager) jest jedynym ptakiem lądowym znanym z gniazdowania na lodowcach.

Ptaki i ssaki dostarczają składników odżywczych mikrobom żyjącym w lodzie, gdy rozkładają się ich odchody, sierść, pióra i zwłoki.

Wiadomo, że bakterie żyją w lodzie poza zasięgiem światła słonecznego.

Cienka warstwa wody w siedliskach podlodowcowych jest domem dla nie fotosyntetyzujących jednokomórkowych organizmów, które uzyskują energię poprzez utlenianie minerałów nieorganicznych, takich jak siarczki lub żelazo. W tym środowisku występują heterotrofy, takie jak grzyby, które uzyskują energię z materiału organicznego.

Szara Korona Różowa Zięba. Zdjęcie Alan D. Wilson (at naturespicsonline.com) [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] za pośrednictwem Wikimedia Commons

LÓD OCEANICZNY

Lód oceaniczny przybiera formę półek lodowych przymocowanych do i otaczających masy lądowe oraz swobodny pływający lód morski. Około 44 procent wybrzeża Antarktydy zawiera szelf lodowy, którego brzegi lądowe są zakotwiczone do dna morskiego i brzegu. Reprezentują pływające krawędzie lodowców, powstają i opadają wraz z przypływem. Półki lodowe mają różną grubość od 100–1 000 m. Topią się i odparowują na powierzchni; nowe formy lodu na spodzie. Największa, pokrywa lodowa Ross, jest wielkości Hiszpanii.

Lód morski to dowolna masa zamarzniętej wody morskiej. Lód paczkowy jest pływającą masą lodu morskiego utworzoną przez kilka lat i złożoną z wielu kawałków. Na Oceanie Południowym pokrywa lodowa obejmuje około 1 miliona mil kwadratowych pod koniec australijskiego lata w marcu i rozciąga się na ponad 7 milionów mil kwadratowych do końca australijskiej zimy we wrześniu. Często lód stada wydaje się brązowy z powodu liczebności żyjących w nim drobnoustrojów: bakterii, okrzemek, wiciowców, foraminiferanów i widłonogów. (Te same organizmy występują w lodzie Oceanu Arktycznego, gdzie łączą je wrotki i nicienie.) Turbularianie występują często między kryształami lodu i w kanałach solanki w lodzie. Fotosynteza przez okrzemki jest możliwa w górnych 2 metrach lodu.

Zwierzęta z otwartych mórz (pelagiczne), takie jak amfipody, widłonogi, kryl i antarctic (Notothenoidae) żywią się tymi mikroorganizmami wzdłuż krawędzi i spodu lodu. Pingwin Cesarski gniazduje zimą na lądowych brzegach lodu morskiego, jedynego pingwina, który faktycznie gniazduje na lodzie.

Pingwiny cesarskie, dorośli i nieletni Zdjęcie dzięki uprzejmości NOAA

W paczce oceanu arktycznego lód stanowi ważną platformę łowiecką dla niedźwiedzi polarnych i morsów. Ponieważ ocieplający się klimat zmniejsza obszar letniego lodu morskiego, te duże zwierzęta morskie są zagrożonymi gatunkami.

Źródła:

1. Anesio Alexandre M. i Johanna Laybourn-Parry. 2012. „Lodowce i pokrywy lodowe jako biom”. Trendy w ekologii i ewolucji 27: 219-225
2. Fountain, Andrew G., John L. Campbell, Edward A. G. Schuur, Sharon E. Stammerjohn, Mark W. Williams i Hugh W. Ducklow. 2012. „Znikająca kriosfera: wpływ i reakcje ekosystemu na szybką utratę kriosfery”. BioScience 62: 405-415.
3. Rosvold, J. 2016. „Wieloletnia ziemia pokryta lodem i śniegiem jako ważne ekosystemy dla ptaków i ssaków”. Journal of Biogeography 43: 3-12.
4. Shain, Daniel H., Tarin A. Mason, Angela H. Farrell i Lisa A. Michalewicz 2001. „Dystrybucja i zachowanie robaków lodowych (Mesenchytraeus solifugus) na południowo-środkowej Alasce”. Canadian Journal of Zoology 79: 1813-1821 .
5. Woodward, S.L. 2008. Morskie biomy. Przewodniki Greenwood do "Biomes of the World". (Westport, CT: Greenwood Press).