Taje říše ledu

Ledovce byly v minulosti i mnohem rozsáhlejší: například před 20–26 tisíci lety v období tzv. „posledního ledovcového maxima” (Last Glacial Maximum; LGM) dosahovalo pokrytí ledem až 30 % povrchu pevné země. A z hlubší historie Země dokonce existují důkazy o několika obdobích globálního zalednění (hypotéza „Snowball Earth“).

Tradičně byly ledovce považovány za nehostinné zmrzlé pustiny bez života, byť s potenciálem ovlivňovat pohostinnější, a tedy oživená prostředí dodávkami tavné vody a najemno namletých hornin z podloží. Až v posledních několika desetiletích se staly předmětem zájmu biologů a ekologů a dnes jsou uznávány jako prostředí s unikátními biotopy a ekosystémy, a tudíž jako nejchladnější suchozemský biom. A spekuluje se dokonce i o vlivu globálního zalednění na klíčové momenty evoluce života na Zemi, jako byl vznik suchozemských rostlin.

Dvacáté první století je nicméně stoletím odledňování, což povede k zásadním změnám ve fungování ekosystémů, koloběhu prvků a v biodiverzitě a pravděpodobně i ke změnám společenským, a to především tam, kde jsou ledovce nezbytným zdrojem sladké vody či kde překrývají zásoby důležitých minerálů. Všechny uvedené změny s sebou nesou velká rizika. Na jedno z nich se nyní podíváme podrobněji.

Pod ledem

Jeden z klíčových ledovcových ekosystémů – nazývaný subglaciální – se nachází se na rozhraní mezi „dnem“ ledovce a jeho podložím. Vzniká v obdobích růstu ledovců a tvorby zalednění, kdy jsou krajiny s rozvinutou vegetací či mořské sedimenty postupně překryty ledem. V subglaciálních ekosystémech se v současné době skrývají obrovské zásoby organické hmoty – odhady hovoří o více než 1 000 Pg (Gt) uhlíku, a to především v hlubokých sedimentárních pánvích pod antarktickým ledovým příkrovem. Protože sem neproniká světlo ani „čerstvý“ vzduch z povrchu, panuje tu bezkyslíkaté prostředí – anoxie. Rozklad organické hmoty zde probíhá poměrně pomalu a mají ho na starosti různé gildy (funkční skupiny) mikroorganismů. Konečným produktem je pak významný skleníkový plyn – metan (CH₄).

Osvobozený metan

Pod ledovci, především pod těmi největšími v Grónsku a Antarktidě, se mohou metanu skrývat velmi rozsáhlé zásoby, které se budou s postupujícím odledňováním uvolňovat do atmosféry, což vyvolává obavy z další potenciální zpětné vazby pro probíhající klimatickou změnu. Na poměrně nedávném objevu tohoto fenoménu se podílel i náš tým kryosférické ekologie (CryoEco; www.cryoeco.eu) z katedry ekologie PřF UK. V nové studii přinášíme mimo jiné důkazy o původu metanu uvolňujícího se zpod Grónského ledovce: je jím rozklad organické hmoty nahromaděné před zhruba 9–4 tisíci lety během teplejšího období zvaného „holocénní klimatické optimum“.

V rámci projektu MARCH4G („Microbial production and release of CH₄ from the Greenland Ice Sheet“), financovaného MŠMT díky programu ERC-CZ, jsme v letech 2020–25 tento metan unikající zpod Grónského ledovce zkoumali podrobně. Pomocí analýzy stabilních izotopů uhlíku a vodíku (δ¹³C a δ²H) a radioizotopového (¹⁴C) datování metanu rozpuštěného v tavné vodě vytékající zpod ledu jsme analyzovali desítky vzorků sesbíraných na 2 000 km dlouhém transektu podél celého západního okraje ledovce. Výsledky analýz ukazují, že tento metan je asi 1500–4500 let starý a pochází z tzv. acetoklastické metanogeneze, tj. mikrobiálního rozkladu acetátu (jednoduché organické kyseliny typicky produkované mikrobiální fermentací složitějších organických sloučenin) za nepřístupu kyslíku.

Citlivý na změny

Během holocénu tedy muselo v Grónsku dojít k výraznému odtání západního okraje ledovce a nárůstu vegetace (analýzy biomarkerů naznačují, že pravděpodobně typicky tundrové, tak jak ji z okolí ledovce známe i dnes) a nahromadění organické hmoty na odhaleném území. Ta pak byla během následujícího chladnějšího období překryta znovu rostoucím ledovcem. Je proto velmi pravděpodobné, že Grónský ledovec je velmi citlivý i k relativně mírným a krátkým změnám klimatu, což vzhledem k nejpravděpodobnějším klimatickým scénářům není moc dobrá zpráva. Celkové množství metanu unikajícího zpod Grónského ledovce není v současné době naštěstí příliš velké a v globálním měřítku je zatím zanedbatelné. To se však může v blízké budoucnosti změnit.

Naše zjištění ukazují, jak zásadní je role poměrně nedávných změn v rozsahu Grónského ledovce na koloběh uhlíku v tomto důležitém arktickém ekosystému. I přes relativně malé množství metanu, které se nyní zpod ledu uvolňuje, jsou naše výsledky relevantní i pro globální odhady bilance metanu v atmosféře. Zrychlující tání ledovců totiž velmi pravděpodobně povede ke zvýšeným emisím tohoto plynu, a to nejen v Grónsku, ale i v Antarktidě, kde jsou zásoby organické hmoty o mnoho větší, a očekávané emise metanu proto potenciálně daleko závažnější.