IJSSCHOTS: LOCATIE, KENMERKEN EN ORGANISMEN - MILIEU - 2024

Het ijspak of zee-ijs is de reeks drijvende ijskappen die worden gevormd door bevriezing van zeewater in de polaire oceanische gebieden van de aarde. De terrestrische pooloceanen zijn seizoensgebonden (alleen tijdens de winter) of permanent het hele jaar door bedekt met zee-ijs. Het zijn de koudste omgevingen op aarde.

De cycli van temperatuur en zonnestraling in de pooloceanen vertonen een grote variabiliteit. De temperatuur kan variëren tussen -40 en -60 ° C en de cycli van zonnestraling schommelen tussen 24 uur daglicht in de zomer en totale duisternis in de winter.

Figuur 1. Traceren op ijspak. Bron: LBM1948, van Wikimedia Commons

Zee-ijs of ijspak beslaat 7% van het aardoppervlak en ongeveer 12% van de totale landoceanen. De meeste bevinden zich in de poolkappen: de Arctische poolhelm van de Noordelijke IJszee in het noorden en de Antarctische poolhelm in het zuiden.

Zee-ijs ondergaat een jaarlijkse cyclus van verkleining en reconstructie van zijn oppervlakte, een natuurlijk proces waarvan het leven en de ecosysteemstructuur afhangen.

De dikte van de poolijskappen op aarde is ook zeer variabel; het varieert tussen een meter (in tijden van smelt) en 5 meter (in tijden van stabiliteit). Op sommige plaatsen kunnen zich vellen zeeijs vormen tot wel 20 meter dik.

Door de gecombineerde werking van winden, fluctuaties in zeestromingen en variaties in lucht- en zeetemperaturen, is zee-ijs een zeer dynamisch systeem.

Locatie en kenmerken

Antarctische ijsschots

Het Antarctische ijspak bevindt zich op de zuidpool, rond het continent Antarctica.

Jaarlijks, gedurende de maand december, smelt of smelt het ijs als gevolg van de stijging van de zomertemperatuur op het zuidelijk halfrond van de aarde. De uitbreiding is 2,6 miljoen km ² .

In de winter, met de temperatuurdaling, vormt het zich weer en bereikt het een gebied dat gelijk is aan dat van het continent, van 18,8 miljoen km ² .

Arctische ijsschots

In het Arctische ijspak smelten jaarlijks alleen de delen die het dichtst bij de continentale gebieden liggen. In de noordelijke winter bereikt het een oppervlakte van 15 miljoen km ² en in de zomer slechts 6,5 miljoen km ² .

Figuur 2. Boot die het ijspak oversteekt. Bron: LBM1948, van Wikimedia Commons

Fysica van zee-ijs

Drijvende zee-ijsmassa's

IJs is minder dicht dan water en drijft op het oppervlak van de oceaan.

Wanneer water van een vloeibare naar een vaste toestand overgaat, heeft de gevormde kristallijne structuur lege vrije ruimtes en is de massa / volumeverhouding (dichtheid) lager dan die van water in vloeibare toestand.

Kanalen en interne poriën

Wanneer zuiver water stolt tot ijs, vormt het een broze vaste stof waarvan de enige insluitsels gasbellen zijn. Wanneer zeewater daarentegen bevriest, is het resulterende ijs een halfvaste matrix, met kanalen en poriën gevuld met de zoutoplossing van zeewater.

Zoutgehalte

Opgeloste stoffen, waaronder zouten en gassen, komen niet in de kristallijne structuur, maar bezinken in de poriën of circuleren door de kanalen.

De morfologie van deze poriën en kanalen, het totale volume ijs dat erdoor wordt ingenomen en het zoutgehalte van de aanwezige zeeoplossing, zijn afhankelijk van de temperatuur en de leeftijd van ijsvorming.

Door de zwaartekracht is er een drainage van de zee-oplossing, wat resulteert in een geleidelijke afname van het totale zoutgehalte van het zee-ijs.

Dit verlies aan zoutgehalte neemt toe in de zomer, wanneer de oppervlaktelaag van de drijvende ijsmassa smelt en sijpelt; Dit vernietigt de structuur van poriën en kanalen en de maritieme oplossing die ze bevatten stroomt naar buiten.

Temperatuur

De temperatuur op het bovenoppervlak van een drijvende zeeijsmassa (die rond de -10 ° C ligt), wordt bepaald door de luchttemperatuur (die -40 ° C kan bereiken) en door het isolerend vermogen van het sneeuwdek.

Daarentegen is de temperatuur van de onderkant van een drijvende ijsmassa gelijk aan het vriespunt van het zeewater waarop het rust (-1,8 ° C).

Dit resulteert in gradiënten van temperatuur, zoutgehalte - en dus van opgeloste opgeloste stoffen en gassen - en van het volume van poriën en kanalen in de zeeijsmassa.

Op deze manier is het zee-ijs tijdens de herfst-winterperiode kouder en heeft het een hoger zoutgehalte.

Organismen die zee-ijs bewonen

De ijsschotsen zijn gebieden met een hoge productiviteit, zoals blijkt uit het grote aantal zoogdieren en vogels dat in deze gebieden jaagt en zich voedt. Het is bekend dat veel van deze soorten over enorme afstanden migreren om zich te voeden in deze gebieden met zee-ijs.

IJsberen en walrussen zijn er in overvloed op het poolijs, en pinguïns en albatrossen op het Antarctische ijspak. In beide gebieden met zee-ijs komen zeehonden en walvissen voor.

In zee-ijs is er een aanzienlijke seizoensontwikkeling van fytoplankton, microalgen die fotosynthese uitvoeren en de primaire producenten van de trofische keten.

Deze productie ondersteunt zoöplankton, vissen en diepzee-organismen, waarop de eerder genoemde zoogdieren en vogels zich op hun beurt voeden.

De diversiteit aan organismen in het zeeijs is minder dan die in de tropische en gematigde zones, maar in de ijsschotsen komen ook enorm veel soorten voor.

Figuur 3. Een ijsbeer die van het eiland Spitsbergen, Svalbard, Noorwegen springt. Bron: https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Polar_Bear_AdF.jpg

Levensvormen in de ruimtes in het zee-ijs

De belangrijkste parameter voor het bestaan ​​van leven in het zee-ijs is het bestaan ​​van voldoende ruimte binnen de ijsmatrix, ruimte die ook beweging toelaat, de opname van voedingsstoffen en de uitwisseling van gassen en andere stoffen.

De poriën en kanalen in de matrix van zeeijs functioneren als leefgebieden voor verschillende organismen. In de kanalen en poriën kunnen bijvoorbeeld bacteriën, verschillende soorten algen, diatomeeën, protozoa, veengebieden, flagellaten en roeipootkreeftjes leven.

Van alleen raderdiertjes en veengebieden is aangetoond dat ze kanalen kunnen doorkruisen en over zee-ijshorizons kunnen migreren.

De rest van de organismen, zoals bacteriën, flagellaten, diatomeeën en kleine protozoa, leven in poriën kleiner dan 200 μm en gebruiken ze als een toevluchtsoord waar ze profiteren van de lage predatiedruk.

Bacteriën, archaebacteriën, cyanobacteriën en microalgen in zeeijs

De overheersende soorten in het ijspak zijn psychrofiele micro-organismen, d.w.z. Extremofielen die zeer lage temperaturen verdragen.

Heterotrofe bacteriën vormen de overheersende groep binnen de prokaryote organismen die zee-ijs bewonen, die psychrofiel en halotolerant zijn, dat wil zeggen dat ze leven in omstandigheden met een hoog zoutgehalte, als vrijlevende soorten en ook worden geassocieerd met oppervlakken.

Archaea is ook gemeld op beide ijskappen, Arctisch en Antarctisch.

Verschillende soorten cyanobacteriën bewonen Arctisch zee-ijs, maar zijn niet gevonden in Antarctica.

Diatomeeënalgen zijn de meest bestudeerde groep eukaryoten in zeeijs, maar er zijn ook onder andere dinoflagellaten, ciliaten, foraminiferen en chlorofyten.

Klimaatverandering treft met name de poolijsschotsen en veel van hun soorten worden door deze oorzaak met uitsterven bedreigd.

Referenties

1. Arrigo, KR en Thomas, DN (2004). Grootschalig belang van zee-ijsbiologie in de Zuidelijke Oceaan. Antarctische wetenschap. 16: 471-486.
2. Brierley, AS en Thomas, DN (2002). Ecologie van pakijs in de Zuidelijke Oceaan. Vooruitgang in de mariene biologie. 43: 171-276.
3. Cavicchioli, R. (2006). Koud aangepaste Archaea. Nature beoordelingen Microbiologie. 4: 331-343.
4. Collins, RE, Carpenter, SD en Deming, JW (2008). Ruimtelijke heterogeniteit en temporele dynamiek van deeltjes, bacteriën en pEPS in Arctisch winterzee-ijs. Journal of Marine Systems. 74: 902-917.
5. Tilling, RL; Herder, A.; Wingham, DJ (2015). Verhoogd Arctisch zeeijsvolume na abnormaal lage smeltpunt in 2013. Nature Geoscience. 8 (8): 643-646. doi: 10.1038 / NGEO2489.