Ζωή Κάτω από το Χιόνι: Ένας Κόσμος σε Κίνδυνο να Λιώσει
Ολόκληρος ο πλανήτης φαίνεται να επιβραδύνεται ή ακόμα και να σταματάει με την άφιξη ενός απαλού, πυκνού στρώματος χιονιού. Οι αφράτοι σωροί απορροφούν τον ήχο κάνοντας τον κόσμο γύρω μας ήσυχο και ακίνητο. Ωστόσο, βαθιά από κάτω, σε θύλακες ανάμεσα στο χιόνι και το έδαφος, η ζωή συνεχίζεται. Αυτό είναι το υπονίβιο, ένα μικροσκοπικό οικοσύστημα μοναδικό στο είδος του.
Εδώ κάτω από το λευκό πέπλο, ρίζες, μικρά θηλαστικά, μικρόβια, έντομα, ακόμη και πουλιά ευδοκιμούν. Χρησιμοποιούν το υπονίβιο για να αξιοποιήσουν στο έπακρο τους χειμερινούς μήνες – κυνηγώντας, αναπαράγοντας, αποσυνθέτοντας φύλλα και πολλά άλλα. Όλες αυτές οι δραστηριότητες στο κρύο συμβάλλουν στον προσδιορισμό των φυτών και των ζώων που θα ευδοκιμήσουν κατά τις περιόδους χωρίς χιόνι.
Όμως αυτό το εποχιακό οικοσύστημα βρίσκεται σε κίνδυνο. Η κλιματική αλλαγή κάνει τους χειμώνες πιο ήπιους. Μεγάλο μέρος των κατακρημνισμάτων που έπεφταν κάποτε ως χιόνι, τώρα πέφτει από τον ουρανό ως βροχή. Στο βόρειο ημισφαίριο, η χιονοκάλυψη έχει μειωθεί κατά 2,2 τοις εκατό ανά δεκαετία από το 1979 έως το 2012. Σε σύγκριση με το 2016, το 2020 είχε 2,5 λιγότερες ημέρες χιονοκάλυψης. Χωρίς χιόνι, δεν υπάρχει υπονίβιο. Και καθώς αυτό συρρικνώνεται, μια πληθώρα οργανισμών μπορεί να πληρώσει το τίμημα.
Η απώλειά τους θα μπορούσε να αλλάξει τον τρόπο λειτουργίας των δασών όλο το χρόνο, όχι μόνο το χειμώνα, έχουν διαπιστώσει οι επιστήμονες. Διάφορες ομάδες εργάζονται για να κατανοήσουν τι συμβαίνει κάτω από το χιόνι και πώς αυτό το οικοσύστημα ανταποκρίνεται στον θερμαινόμενο κόσμο μας.
Ένα φυσικό ιγκλού
Καθώς το χιόνι πέφτει, μπορεί να συσσωρευτεί σε στρώματα που συμπιέζονται κάτω από το βάρος τους, σχηματίζοντας ένα στρώμα χιονιού. Μόλις αυτό το στρώμα γίνει αρκετά βαθύ — περίπου 15 εκατοστά — αναδύεται το υπονίβιο, λέει ο κοινοτικός οικολόγος Jonathan Pauli από το Πανεπιστήμιο του Wisconsin–Madison. Ρηχές κοιλότητες ύψους λίγων εκατοστών συλλέγονται γύρω από πεσμένα δέντρα και βράχους και συνδέονται σαν λαβύρινθος.
Το παχύ στρώμα χιονιού λειτουργεί σαν ένα φυσικό ιγκλού, μονώνοντας τον λαβύρινθο από κάτω, λέει ο Pauli. Οι θερμοκρασίες πάνω από το χιόνι μπορεί να κυμαίνονται από –20° έως 4° Κελσίου. Όταν όμως το χιόνι είναι αρκετά βαθύ, δεν έχει σημασία πόσο κρύος είναι ο αέρας: Το έδαφος θα παραμείνει σταθερό στους 1° C, ακριβώς πάνω από το σημείο πήξης του νερού.
Καλώς ήρθατε στο υπονίβιο! Το χειμώνα, μια σειρά από μορφές ζωής αναζητούν καταφύγιο κάτω από το χιόνι. Κάποιες αδρανούν, ενώ άλλες συνεχίζουν να ζουν τη ζωή τους – κυνηγώντας, τρώγοντας, ζευγαρώνοντας. Μαζί, αυτά τα πλάσματα σχηματίζουν ένα μοναδικό οικοσύστημα: το υπονίβιο. Τα βακτήρια και οι μύκητες αποσυνθέτουν την φυλλόστρωση, κάνοντας το έδαφος πλούσιο σε θρεπτικά συστατικά, έτοιμο για την άνοιξη. Η χιονοκάλυψη διατηρεί τις φωλιές των μαρμότων στη σωστή θερμοκρασία για τη χειμερία νάρκη. Τα ψυχρόφιλα σκαθάρια τρέφονται με άλλα αρθρόποδα που βρίσκονται σε λήθαργο. Οι αρουραίοι τρώνε φυτά προσπαθώντας να αποφύγουν να φαγωθούν από αλεπούδες και άλλα αρπακτικά. Οι αγριόκοτες ζουν πάνω από το χιόνι, αλλά είναι γνωστό ότι κουρνιάζουν σε χιονοστιβάδες για να παραμείνουν ζεστές.
Αυτός ο ένας βαθμός κάνει όλη τη διαφορά, λέει η οικολόγος Alix Contosta από το Πανεπιστήμιο του New Hampshire. Άλλαξε τον τρόπο που οι επιστήμονες σκέφτονται για τη ζωή σε κρύα χειμερινά περιβάλλοντα. Όταν η Contosta ανέπτυξε τη γοητεία της για το υπονίβιο ως φοιτήτρια στα τέλη της δεκαετίας του 1990, ο χειμώνας θεωρούνταν «μια αδρανής εποχή και δεν συνέβαιναν πολλά», λέει. Αλλά στο υπονίβιο, όπου το έδαφος είναι αρκετά ζεστό για υγρό νερό, η ζωή συνεχίζεται.
Ποικιλόμορφοι κάτοικοι
Βακτήρια και μύκητες που μπορούν να παραμείνουν άνετα μη παγωμένοι στο υπονίβιο τρώνε όλο το χειμώνα νεκρό φυτικό υλικό που συσσωρεύτηκε το φθινόπωρο. Καθώς αυτά τα μικρόβια τρώνε, αναπνέουν — προσλαμβάνοντας οξυγόνο και εκπέμποντας διοξείδιο του άνθρακα σε μια διαδικασία που ονομάζεται αναπνοή του εδάφους. Μέρος του άνθρακα από την φυλλόστρωση αποθηκεύεται στα κύτταρα των μικροβίων. «Όσο αυτά τα μικρόβια παραμένουν ζωντανά, ο άνθρακας που βρίσκεται στη βιομάζα τους είναι μέρος του εδάφους», λέει η Contosta.
Το βάθος της χιονοκάλυψης φαίνεται να επηρεάζει τους μικροβιακούς πληθυσμούς και, με τη σειρά του, την αναπνοή του εδάφους. Βαθύτερες χιονοκαλύψεις οδηγούν σε μεγαλύτερους, πιο ποικίλους και πιο ενεργούς πληθυσμούς, ανέφεραν ερευνητές στην Κίνα το 2020 στο Scientific Reports. Πιο ενεργά μικρόβια σημαίνουν περισσότερη αναπνοή, που σημαίνει πιο πλούσιο σε άνθρακα έδαφος.
Καθώς το χιόνι λιώνει και φτάνει η άνοιξη, τα μικρόβια πεθαίνουν και απελευθερώνουν θρεπτικά συστατικά στο έδαφος — ακριβώς όταν τα φυτά αρχίζουν να ξαναρχίζουν να αναπτύσσονται. «Όλα αυτά τα θρεπτικά συστατικά, όλα αυτά τα μόρια άνθρακα, είναι έτοιμα για [τα φυτά] όταν ξυπνήσουν», λέει ο εδαφολόγος Kaizad Patel από το Pacific Northwest National Lab. “Υπό αυτή την έννοια, τα μικρόβια βοηθούν στη ρύθμιση αυτού του [κύκλου θρεπτικών συστατικών].”
Εν τω μεταξύ, τα πεινασμένα αρθρόποδα ρυθμίζουν τα μικρόβια. Κολλέμβολα, σαρανταποδαρούσες, σκαθάρια και άλλα «βρίσκονται εκεί κάτω να τρέφονται, να κινούνται, να ψάχνουν για συντρόφους, να αναπαράγονται», λέει ο Chris Ziadeh, ένας οικολόγος με έδρα το Νιου Χάμσαϊρ στην Υπηρεσία Διατήρησης Φυσικών Πόρων του Υπουργείου Γεωργίας των ΗΠΑ.
Ο οικολόγος Chris Ziadeh ελέγχει μια παγίδα λάκκου στο χιόνι του New Hampshire. Οποιαδήποτε αρθρόποδα πέσουν στην παγίδα διατηρούνται στο έντονο ροζ υγρό.
Ο Ziadeh και η Contosta είναι μέλη μιας ομάδας που προσδιορίζει ακριβώς ποια αρθρόποδα αποκαλούν το υπονίβιο σπίτι τους. Οι ερευνητές τοποθέτησαν λάκκους παγίδες, γεμάτες με συντηρητικό κύπελλα μερικώς θαμμένα στο έδαφος, για δύο χειμώνες και ένα καλοκαίρι σε ένα δάσος στο Νιου Χάμσαϊρ. Ό,τι τριγυρνούσε τριγύρω έπεσε στις παγίδες.
Δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι οι χειμερινές παγίδες συνέλεξαν το ένα έκτο των αρθρόποδων σε σχέση με τις καλοκαιρινές παγίδες ανά ημέρα. Αλλά ορισμένα είδη βρέθηκαν κυρίως ή μόνο το χειμώνα, συμπεριλαμβανομένων των αραχνών (Cicurina brevis) και τριών τύπων σκαθαριών (Arpedium cribratum, Lesteva pallipes και Porrhodites inflatus), ανέφερε η ομάδα το 2024 στο Environmental Entomology. Αυτοί οι ειδικοί του υπονίβιου θα μπορούσαν να έχουν αντίκτυπο στο οικοσύστημα όλο το χρόνο, επαναφέροντας θρεπτικά συστατικά στο έδαφος και περιορίζοντας ορισμένους πληθυσμούς παρασίτων, λέει ο Ziadeh.
Επιπλέον, τα αρθρόποδα είναι σημαντική λεία για μεγαλύτερα ζώα που κρύβονται κάτω από το χιόνι, όπως τα Lemming. Αυτά τα θηλαστικά, με τη σειρά τους, προσελκύουν τους δικούς τους θηρευτές. Πάρτε τους Αμερικάνικες μαρτέν (Martes americana). Με μέγεθος περίπου όσο μια γάτα, αυτοί οι αφράτοι θηρευτές “γλιστρούν μέσα και έξω από αυτόν τον υπονίβιο χώρο”, λέει ο Pauli. “Θα βρουν ένα άνοιγμα, και θα κατέβουν και θα εξαφανιστούν και πιθανότατα θα κυνηγήσουν… και μετά θα εμφανιστούν σε ένα άλλο σημείο.”
Ακόμη και τα πουλιά χρησιμοποιούν το υπονίβιο. Αν και οι αγριόκουκοι (Bonasa umbellus) και οι λευκοπάρδαλοι (Lagopus lagopus) ζουν πάνω από το χιόνι, σκάβουν ή ακόμα και βουτούν σε χιονοστιβάδες για να κουρνιάσουν. Στα βουνά Adirondack της Νέας Υόρκης, για παράδειγμα, “οι αγριόκουκοι θα εκρήγνυνταν κάπως έξω από το χιόνι”, θυμάται ο οικολόγος αλλαγής του κλίματος Benjamin Zuckerberg από το Πανεπιστήμιο του Wisconsin–Madison. “Ξαφνικά, από το πουθενά, εμφανίζεται αυτό το μεγάλο πουλί!”
Ένα οικοσύστημα σε κίνδυνο
Ωστόσο, η κλιματική αλλαγή έρχεται για το υπονίβιο.
Οι εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου από ανθρώπινες δραστηριότητες αυξάνουν τη μέση παγκόσμια θερμοκρασία. Με τον τρέχοντα ρυθμό θέρμανσης, η παρουσία του υπονίβιου παγκοσμίως προβλέπεται να μειωθεί από 126 ημέρες ανά έτος κατά μέσο όρο το 2014 σε μόλις 110 ημέρες μέχρι το τέλος αυτού του αιώνα, ανέφεραν ερευνητές το 2019 στο Nature Climate Change. Με λιγότερο χιόνι για να μονώσει το έδαφος, θα υπήρχαν 10 περισσότερες ημέρες κάθε χειμώνα όπου το έδαφος είναι παγωμένο.
Ορισμένα αρθρόποδα, συμπεριλαμβανομένων των σκαθαριών (αριστερά) και των κολλεμβόλων (δεξιά), περνούν τους χειμώνες στο υπονίβιο. Το είδος σκαθαριού που φαίνεται εδώ είναι ένας ειδικός του υπονίβιου, που ευδοκιμεί το χειμώνα και αδρανεί το καλοκαίρι.
Αυτά είναι άσχημα νέα για τους κατοίκους του υπονίβιου. Οι ρίζες των φυτών μπορεί να σκάσουν στο παγωμένο έδαφος. Το ίδιο και τα μικρόβια. Εάν εκραγούν, θα σκορπίσουν τα θρεπτικά συστατικά τους στο έδαφος μήνες πριν τα φυτά τα χρειαστούν για το ανοιξιάτικο ξύπνημα τους.
Οι ετοιμοθάνατες ρίζες συν τα λιγότερα θρεπτικά συστατικά ισοδυναμούν με ένα “διπλό χτύπημα” για τα δέντρα, λέει ο Patel. Τα αποδυναμωμένα δέντρα μπορεί να αναπτυχθούν άσχημα ή να είναι πιο ευάλωτα σε ασθένειες ή έντομα παράσιτα.
Τα αρθρόποδα θα υποφέρουν επίσης. Οι ειδικοί του υπονίβιου, όπως η αράχνη και τα σκαθάρια “πιθανότατα θα εξαφανιστούν τοπικά ή απλά θα εξαφανιστούν εντελώς”, λέει ο Ziadeh.
Ακόμη και τα έντομα που συνήθως παραμένουν αδρανή κατά τη διάρκεια του χειμώνα μπορεί να υποστούν βλάβη. Μια αύξηση της θερμοκρασίας κατά 5 βαθμούς Κελσίου σε σχέση με τις τρέχουσες συνθήκες θα τα άφηνε εκτεθειμένα σε θανατηφόρο κρύο. Εάν όμως ο πλανήτης θερμανθεί κατά 3 βαθμούς Κελσίου, υπολογιστικά μοντέλα δείχνουν ότι τα ανθεκτικά στο κρύο είδη θα μπορούσαν να επιβιώσουν, ανέφεραν οι ερευνητές το 2025 στο Diversity and Distributions. Επί του παρόντος, ο κόσμος βρίσκεται σε τροχιά θέρμανσης 1,5 έως 2 βαθμών Κελσίου τον 21ο αιώνα.
Μεγαλύτερα ζώα που βασίζονται στο υπονίβιο, όπως οι πίκες και οι μαρμότες, θα μπορούσαν να δουν επίσης τους αριθμούς τους να μειώνονται κατακόρυφα.
Το χειμώνα μεταξύ 2014 και 2015, το Εθνικό Πάρκο North Cascades στην πολιτεία της Ουάσιγκτον είχε χαμηλό χιόνι και εξαιρετικά ξηρό καιρό. Μετά το χειμώνα, ο αριθμός των ψυχρόφιλων πικιών (Ochotona princeps) μειώθηκε στα χαμηλότερα υψόμετρα, ανέφερε ο οικολόγος άγριας ζωής Aaron Johnston από το Επιστημονικό Κέντρο Northern Rocky Mountain της Γεωλογικής Υπηρεσίας των ΗΠΑ στο Bozeman, Mont. και συνάδελφοί του το 2019 στην Ecology. Αυτές οι περιοχές, κολλημένες χωρίς χιόνι, άφησαν τα τρωκτικά πολύ κρύα. Λιγότερο χιόνι σήμαινε επίσης λιγότερο νερό για τα χόρτα στα οποία βασίζονται για τροφή την άνοιξη, και οι υποσιτισμένες πίκες αναπαράχθηκαν λιγότερο σε απόκριση.
Οι μαρμότες στο North Cascades της Ουάσιγκτον βασίζονται στο υπονίβιο για να κρατήσουν τις φωλιές τους ζεστές καθώς πέφτουν σε χειμερία νάρκη. Χωρίς μια κουβέρτα χιονιού, οι μεγάλοι σκίουροι του εδάφους πρέπει να χρησιμοποιήσουν περισσότερη ενέργεια για να παραμείνουν ζεστοί. Jason Ransom/Εθνική Υπηρεσία Πάρκων ΗΠΑ
Σε αντίθεση με τις πίκες, οι μαρμότες πέφτουν σε χειμερία νάρκη υπόγεια το χειμώνα. Αλλά η έλλειψη χιονιού είναι επίσης αγχωτική γι’ αυτά, λέει ο Johnston. Το υπονίβιο και άλλες αγκαλιάζουσες μαρμότες διατηρούν την ενεργειακή δαπάνη των ζώων στο ελάχιστο. Χωρίς χιόνι, οι θερμοκρασίες μπορεί να πέσουν περισσότερο στο λαγούμι. Στους 0° C, οι μεγάλοι σκίουροι του εδάφους θα χρειάζονταν να χρησιμοποιήσουν τέσσερις φορές περισσότερη ενέργεια για να παραμείνουν ζεστοί από ό,τι στους 5° C. Μετά το χειμώνα του 2014–2015, ο πληθυσμός μαρμότων του εθνικού πάρκου, αγχωμένος από τη χρήση επιπλέον ενέργειας για να παραμείνει ζεστός, μειώθηκε κατά 74 τοις εκατό το 2016 από τον αριθμό του 2007, ανέφεραν ο Johnson και οι συνάδελφοί του το 2021 στην Ecology and Evolution.
Βρίσκοντας καταφύγιο για το κρύο
Η διάσωση του υπονίβιου απαιτεί τον περιορισμό του αντίκτυπου της κλιματικής αλλαγής αρκετά ώστε να διατηρηθούν οι χειμώνες πραγματικά κρύους. “Θεμελιωδώς, στο τέλος της ημέρας, αυτό απαιτεί να μειώσουμε τις εκπομπές άνθρακα στο μηδέν”, λέει η κλιματολόγος Elizabeth Burakowski από το Πανεπιστήμιο του New Hampshire.
Οι υψηλές περιοχές, όπως η κορυφή του όρους Washington στο New Hampshire, της δίνουν ελπίδα. “Δεν θερμαίνεται με τον ίδιο ρυθμό με τα χαμηλότερα υψόμετρα”, λέει. «Τα σπάνια αλπικά φυτά που ζουν εκεί πάνω είναι λίγο πιο ανθεκτικά στις αλλαγές του κλίματος».
Η Burakowski κυνηγά περισσότερα κλιματικά καταφύγια: “μικρές θύλακες πραγματικά μοναδικών, προστατευμένων κλιματικών ζωνών που διατηρούν τη χιονοκάλυψη”, λέει. Αυτές οι ψυχρότερες περιοχές θα μπορούσαν να βρίσκονται στις βόρειες πλαγιές των βουνών ή πίσω από μεγάλους ογκόλιθους, όπου υπάρχει λιγότερο ηλιακό φως. Θερμαίνοντας πιο αργά από άλλες περιοχές, θα μπορούσαν να επιτρέψουν σε λωρίδες του υπονίβιου να επιμείνουν, λέει η Burakowski.
Ενδιαφέρεται επίσης για το πώς θα μπορούσαμε να τροποποιήσουμε τη διαχείριση των δασών για να δημιουργήσουμε περισσότερες λωρίδες όπου το υπονίβιο είναι ασφαλές. «Στο τέλος της ημέρας, είμαστε υπόχρεοι στη Μητέρα Φύση», λέει η Burakowski. “Περισσότερα από αυτά τα κατακρημνίσματα θα πέσουν ως βροχή και όχι ως χιόνι.”
Εκεί όμως που υπάρχει χιόνι, λέει, «θα ήταν υπέροχο να το κρατήσουμε όσο περισσότερο μπορούμε και να το κάνουμε να μείνει τριγύρω». Η Burakowski προσπαθεί να κατανοήσει τι σε ένα δάσος διατηρεί τη χιονοκάλυψη παρούσα. Ο σωστός αριθμός δέντρων σε ένα δάσος φαίνεται να είναι το κλειδί για τη συσσώρευση χιονιού, για παράδειγμα. “Νομίζουμε ότι υπάρχει αυτή η ζώνη της Χρυσομαλλούσας”, λέει. Πρέπει να υπάρχει «ένα αρκετά αραιό δασικό θόλο ώστε περισσότερο από το χιόνι να φτάνει στο δασικό έδαφος, αλλά αρκετά πυκνό ώστε να σκιάζει επίσης το δασικό έδαφος».
Σε ορισμένα μέρη, η αραίωση του δασικού θόλου θα μπορούσε να βοηθήσει λίγο τη συσσώρευση χιονιού, βοηθώντας το φευγαλέο υπονίβιο — και τους κατοίκους του — να παραμείνουν λίγο περισσότερο.