Arktida mladá a živá

Arktida je důležitou a velmi proměnlivou součástí naší planety. A  zkoumají ji i čeští vědci. Po dlouhých peripetiích se jim podařilo „vydupat ze země“ vědeckou stanici na Svalbardu (Špicberkách), jež dostala jméno podle českého polárního ekologa Josefa Svobody. Právě on je autorem prvního textu, kterým otevíráme sérii článků o mnoha tvářích Arktidy i jejího výzkumu.

Dříve než se lidé mírného pásma poučili o tom, že Země je kulatá, už věděli, že směrem na sever se podnebí ochlazuje a na jih otepluje. Antičtí mořeplavci nesnadno určovali, jak daleko na západ se od evropského kontinentu dostali. Hvězdné nebe nad hlavou se v noci podél zeměpisné šířky neměnilo. Jestliže se ale ubírali k severu, souhvězdí Velkého medvěda, přesněji Velké medvědice (Ursa Major), se posunovalo směrem k nim. Navíc toto a jiná souhvězdí opisovala na nebi kruh, v jehož středu byla jasná hvězda, Polárka. Hvězda nejbližší prodloužené zemské ose, severnímu nebeskému pólu. Proto se jí říká také Severka.

Astrální a ekologická Arktida

Řečtí mořeplavci si také povšimli: Když plují dál a dál severním směrem, hvězdy v blízkosti Polárky nezapadají, kdežto ty vzdálenější od nebeského pólu v průběhu ročních období „vycházejí“ a „zapadají“. Polární kruh, který tyto skupiny hvězd rozděluje, prochází souhvězdím Velké medvědice, řecky Árktos, a definuje tak „astrální“ oblast Arktidy.

Ekologicky vymezená Arktida se od astrální koncepce Arktidy jako oblasti uvnitř polárního kruhu výrazně odchyluje. Jde o cirkumpolární krajinu pokrytou tundrou, navazující na nejrozsáhlejší biom světa, severský jehličnatý les. Jeho hranice se přibližně překrývá s průměrnou desetistupňovou červencovou izotermou. Přechodná zóna na jih od této hranice je subarktida, má podobu pásma s charakteristickým „opilým“ severským lesem (stromy pokřivuje narůstání ledových čoček pod kořeny) neboli tajgou (termín ruského původu).

Ekologickým synonymem pro Arktidu je biom arktické tundry (termín ugrofinského původu), bezlesé krajiny rozpínající se od severní hranice lesa po severní okraje euroasijského a severoamerického kontinentu. Zahrnuje pevninu a ostrovy nad hranicí lesa, ale i řeky, jezera a moře. Pokrývá 2,6 milionu kilometrů čtverečních v Euroasii, 2,1 milionu km² v Grónsku a na Islandu a 2,8 milionu km² na území Nového světa.

Jižní rozhraní tajgy a tundry blízce sleduje desetistupňovou červencovou izotermu, která klimaticky definuje přítomnou mezní letní tepelnou toleranci pro růst jehličnatého lesa (obr. 1). Přechod tajgy v tundru tvoří relativně úzká zóna s bohatou křovinatou vegetací. Se vzrůstající zeměpisnou šířkou je terén (kromě podkladové horniny místy ještě obnažené kontinentálním ledovcem) pokryt přízemními, ale souvislými rostlinnými společenstvy. Proto ji nazýváme nízká Arktida.

Vysoká Arktida zahrnuje nejsevernější polohy, kam až euroasijský a severoamerický kontinent sahá. Nadzemní biomasa dále klesá a stává se sporadickou. Při průměrné letní teplotě 5 °C jsou v ní kvetoucí rostliny zastoupeny méně než pěti procenty. Obnažený terén, často s horninou rozpraskanou mrazem, tvoří polární poušť.

Astrální Arktida je oblast uvnitř polárního kruhu. Severské klima je ale zeměpisnými souřadnicemi definováno jen velmi nerovnoměrně. Na vytváření a rozložení velkých makroklimatických oblastí, jako jsou tropy, subtropy, pásmo mírného klimatu, subarktida a Arktida, se podílí řada regionálních faktorů, které způsobují pohyblivost a nestálost polárních a tropických vzdušných mas, a tím i výsledného podnebí a počasí pod nimi.

Vegetace je nejlepším indikátorem klimatu. Pro ekology jsou dobrým indikátorem stálosti klimatických poměrů vegetační zóny ustavené od konce poslední doby ledové (před zhruba 10 tisíci lety). Jde o typická rostlinná společenstva s jejich druhovým složením a produktivitou, dlouhodobě adaptovaná na převládající klima. Miliony let starý tropický deštný prales je považován za druhově nejbohatší (desítky tisíc druhů rostlin) a nejproduktivnější biom na Zemi. Mírné pásmo je také ještě druhově bohaté. Podél jižní hranice arktické tundry lze identifikovat okolo dvou tisíc druhů kvetoucích rostlin, jejichž diverzita ale s postupující zeměpisnou šířkou dále klesá. Podél severní hranice severoamerické a euroasijské pevniny lze nalézt už jen 200 až 300 druhů, drsné klima souostroví při severním okraji Kanady a Euroasie toleruje už jen méně než 100 druhů kvetoucích rostlin. Jde o klimatické kontinuum od nejteplejšího k nejchladnějšímu a od nejvlhčího k nejsuššímu klimatu, jež zhruba odpovídá zeměpisným šířkám, ale vybočuje svými místními odchylkami daleko od předpokládaného šířkového průměru.

Klima Arktidy a důsledky pro tamní život

Geografický a klimatický vývoj Arktidy byl ovlivněn dvěma fyzickými faktory: Prvním z nich je pohyb zemských ker v důsledku rozpadu superkontinentu Pangea, kdy migrující euroasijský a severoamerický kontinent a Grónsko překročily polární kruh a stále se ještě posouvají k severnímu pólu. Druhým je podstatné ochlazování globálního klimatu spojené se zaledňováním Antarktidy v druhé polovině třetihor a Arktidy v průběhu čtvrtohor (geologické období posledních tří milionů let, poznamenané globálním poklesem a kolísáním teploty hlavně ve středních a vyšších zeměpisných šířkách).

Periodické ochlazování planety způsobilo promrzání horní vrstvy zemské kůry (vznik permafrostu) a dlouhodobé zaledňování pevniny (doby ledové, glaciály) vystřídané mnohatisíciletým oteplením, s ústupem i úplným roztáním kontinentálních ledovců (doby meziledové, interglaciály).

Poslední doba ledová skončila před deseti až dvanácti tisíci lety. I v glaciálu, trvajícím statisíce let, docházelo k oteplení a k částečnému ústupu kontinentálního ledovce. Když se po ukončení tepelné odchylky opět ochladilo, kontinentální ledovec začal znovu dorůstat. Ač se tomu obecně věří, údobí posledních deseti tisíc let je příliš krátké k ujištění, že se opravdu nacházíme v interglaciálu. Antropogenní spalování fosilních paliv za posledních 150 let přispívá k současnému oteplování planety jak přímým ohřevem, tak hlavně produkcí CO₂. Doufejme, že z hlediska dlouhodobé perspektivy lze tento jev posuzovat jako přechodnou anomálii.

Vegetace pohřbená pod ledem nicméně tehdy zanikla. Předpokládá se, že druhy i rostlinná společenstva tolerantní na chlad přestály údobí dlouhých ledových dob v chráněných minioázách a na holých horských hřbetech obklopených ledem (nunatacích). V příznivých podmínkách pak vždy rychle kolonizovaly terén obnažený ustupujícím ledovcem.

Proces obnovování biomu tundry po ústupu kontinentálního ledovce lze přesvědčivě sledovat na velké ploše severoamerického kontinentu, který byl od 40° po 82° severní šířky po dlouhá tisíciletí pokryt přes kilometr tlustým ledem – až po dnešní New York.

Trasa ustupujícího ledovce byla přes čtyři tisíce kilometrů dlouhá a jeho odtávání trvalo přes šest tisíc let. Celkové množství odtáté vody ze všech kontinentálních ledovců zvýšilo hladinu oceánů o více než 150 metrů. Obnaženy byly miliony kilometrů čtverečních podkladové horniny ohlazené ledem (například kanadský granitový štít), ale i rozsáhlé, vodou proprané glaciální nánosy štěrkopísku schopné rychlé rostlinné kolonizace. Oproti tomu se zmenšila plocha všech kontinentů, jejichž pobřežní šelfy byly zaplaveny vodou po zvýšení hladiny oceánů.

Primární sukcese podél stěny odtávajícího ledovce počínala sinicemi, řasami a mechorosty. Bylinná a křovinná společenstva navazovala v krátkém odstupu. Na nejjižnějším okraji stagnujícího nebo ustupujícího ledovce se k jeho samotnému okraji tlačila tajga, severský jehličnatý les.

Sekundární sukcese nových rostlinných společenstev, která vystřídala prvotní tundru, postupovala od jižní hranice odledňování směrem na sever. Jak se podnebí dále oteplovalo, permafrost buď vymizel, nebo se ustálil hlouběji pod povrchem půdy. Boreální les (tajga) tak mohl postupovat za odledněním, až se jeho postup zastavil a hranice lesa se ustálila v souladu s novým převládajícím klimatem podél desetistupňové izotermy.

Na tisíce kilometrů dlouhém severojižním geoklimatickém gradientu se v souladu s regionálním klimatem rozvinula nová rostlinná společenstva, a tím i dnes typické vegetační zóny: tajga, křovinatá tundra, zapojená travnato-bylinná tundra, tundra se sporadickou pokryvností cévnatých rostlin a nejseverněji polární poušť s nepatrnou přítomností kvetoucích rostlin.

„Mladý“ biom

V porovnání s jinými globálními biomy je tedy arktická tundra zcela mladý biom, ustavený v severních polohách na konci třetihor v pozdním klimatickém přechodu pliocén–pleistocén. Dřevitou vegetaci třetihor postupně vytlačila a vystřídala bezlesá tundra. I biom tundry byl v průběhu čtvrtohor několikrát zcela nebo zčásti udušen pod ledem, a to ještě před deseti tisíci lety, a je zcela pravděpodobné, že ne naposled.

Přítomné geologické údobí nese název holocén. Jde o mimořádně teplou klimatickou periodu s dvěma tepelnými maximy: před šesti tisíci lety a na přelomu předposledního tisíciletí. Ale také s teplotním minimem na rozhraní středověku a novověku (tzv. malou dobou ledovou). Vyšší pohoří mírného pásma a arktická oblast výrazně reagovaly na středověké ochlazení. Alpské ledovce tehdy sestoupily hluboko do údolí a pohřbily několik středověkých vesnic. Arktickou oblast, zejména arktické souostroví Nového světa, postihlo extenzivní zaledňování (neoglaciace) v rozsahu desítek tisíc kilometrů čtverečních, jehož zbytky v současné době ještě roztávají. Letecké snímky z roku 1959 ukazují, že návrší okolo Alexandřina fjordu na Ellesmerově ostrově (80° s. š.) bylo pokryto tenkým, avšak rozsáhlým ledovcem, jehož zbytky jsme fotografovali ještě v roce 1980.

I v severnějším Sverdrupově průsmyku na Ellesmerově ostrově lze vidět vybělené svahy, kde ještě donedávna ležel středověký sníh. Předchozí vegetace lišejníků pokrývající skály a balvany pod sněhem zanikla a skalnatý podklad po roztání ledovce zbělel.

Rozdíl v globální průměrné teplotě mezi nejchladnějšími údobími doby ledové a nejteplejšími obdobími doby meziledové je pouze 5–6 °C. Důkaz, jak zdánlivě málo stupňů rozdílu v dlouhodobém tepelném průměru klimatu může způsobit znatelnou změnu ve struktuře a funkci postižených biomů s dopadem na regionální i globální soustavu biosféry – dnes včetně lidské civilizace. Výstraha pro budoucnost.