Varisenud Alaska tundra mudastes võsas põlvedes osutab Elissa Schuett koopa jäänustele, millele ta suutis eelmisel suvel seista. Tänapäeval on see kadunud, guugeldatud termokarstina tuntud haigutades, mis jätkub maa kiire sulanemisega väljapoole marssimiseks.
Termokarsti tõrked tekivad siis, kui igikeltsa - Maa polaarpiirkondade külmunud pinnase kiht - sulatub ja muutub ebastabiilseks. Ehkki sündmused toimuvad looduslikult kogu Arktikas, kahtlustavad paljud teadlased, et põhjaosas tõusevad temperatuurid põhjustavad nende tunnuste suurenemist. Võrreldes 1985. aasta aerofotosid hiljutiste fotodega, "võime nüüd kindlalt väita ..., et mõnes asukohas on neid funktsioone praegu kaks kuni viis korda rohkem kui 1980ndate alguses, " ütleb William Bowden, Vermonti ülikooli veeökoloog.
Sellepärast uurivad Bowden, tema uurimisassistent Schuett ja teised Alaska ülikooli Fairbanksi nimelises Toolik Field Stationis, mis asub Alaska põhjaosas arktilisest ringist 150 miili põhja pool, Alaska põhjaosas, uurides termokarstide mõju keskkonnale. Nende töö sobib Tooliku pikaajalise kliimamuutuste uurimise traditsiooniga, mis on asutamisest alates 1975. aastal pakkunud põlist laboratooriumi uurimaks, kuidas soojem maailm muudab Arktika maad ja veeteid.
Kliima- ja keskkonnamuutuste mõistmine on Kanada loodusteaduste ja inseneriteaduste teadusnõukogu Norman Marcotte sõnul Arktika teadusuuringutes rahvusvaheliselt "põletav teema". Uurimisjaamad nagu Toolik on pikaajaliste andmete hõivamise ja valdkonna probleemide uurimise võtmeks, ütles ta e-kirja teel ning Kanadal on kavas välja töötada Arktika uurimisjaam, mis sisaldaks paljusid samu elemente kui Toolik.
Ehkki suur osa Arktika teadusuuringutest on keskendunud keskkonna jälgimisele, on "Tooliku juures võime sellesse süveneda" ja "uurida, mis tegelikult kõiki neid protsesse kontrollib, " ütleb Tooliku ökosüsteemide vanemteadur John Hobbie. Massachusettsi Woods Hole'i merebioloogilise labori keskus.
See on ka "ainus koht Põhja-Ameerikas, kus saame näha või saada täpsema ülevaate sellest, kuidas kliimamuutused võivad ökosüsteeme mõjutada", lisab ta.
Ja mitmel viisil on kliimamuutused juba hakanud ümber kujundama seda dihhotoomiliselt habrast ja vastupidavat maad. Aastatel 1966–1995 tõusis Arktika temperatuur 0, 7 kraadi Celsiuse järgi aastakümne kohta - see suundumus paneb "Põhja-Alaska kuumale kohale", ütles Tooliku kaastöötav teadusdirektor Syndonia Bret-Harte. Arktika soojeneb kiiremini kui isegi maailma troopilised alad: kevad saabub varem, sügis langeb hiljem ja igikeltsa temperatuur püsib paljudes piirkondades, sealhulgas ka Toolikus, ohtlikult null kraadi Celsiuse lähedal. Siis võis tundrale selgroo andv külmunud pinnas mureneda.
Uued Alaska termokarstid võiksid näidata ka seda, kuidas soojenemine võib muuta ojasid või järvi, kuna need omadused esinevad sageli vee lähedal. Kui 2003. aastal Tooliku jõe lähedal avastati termokarst, leidsid Bowden ja tema kolleegid, et see oli jõkke nii palju setteid lasknud, et vesi muutus mudaseks 40 kilomeetrit allavoolu. Samuti teatasid ta koos kolleegidega 2008. aasta juunis ajakirjas Geophysical Research, et sellest kokkuvarisemisest eralduv ammoonium, nitraat ja fosfor "aja jooksul muudavad jõe struktuuri ja funktsiooni märkimisväärselt".
Bowdeni ja teiste Tooliku uurijate jaoks olid sellised tähelepanekud tuttavad. Aastatel 1983–2004 nägid nad Hobbie sõnul Kuparuki jõel Tooliku lähedal tehtud katses, kuidas drastiliselt fosforit võib jõgi restruktureerida - kogu Arktika kõige paremini uuritud vesikond. Selles katses lisasid teadlased jõele igal suvel väheses koguses fosforit, mis on tavaline väetistes ning elamu- ja tööstusreostuses. Kaheksa aasta pärast laienes jões sammal, tõrjudes välja muud taimeliigid ja soodustades teatud tüüpi putukate kasvu. Jõe tootlikkus kokku tõusis. See uurimine võib ennustada, mis juhtub igikeltsa sulades ja toitainete õhku ja vette sattumisel.
Maismaal on Tooliku teadlased lisanud väetist ka erinevat tüüpi tundrale. Alates 1989. aastast tegutsenud katses on Ekosüsteemide Keskuse vanemteadur Gaius Shaver leidnud, et tihniku tundras saavad mõned heitlehised põõsad, näiteks kääbuskask, kasutada lämmastiku ja fosfori sissevoolu, suurendades arvukust ja vähendades liikide mitmekesisust. Tooliku teadlased on keskendunud ka sellele, miks Arktika näib rohelist muutvat, selgitab Bret-Harte. Selle põhjuseks võib olla rohkem põõsaid: Umbes 12 000 aastat tagasi, kui kliima oli soojem, domineerisid maastikus põõsad.
Kuigi need polaarsed nihked võivad tunduda ülejäänud maailmast eraldatuna, võib sula Arktika kiirendada kliimamuutusi. Bret-Harte juhib tähelepanu sellele, et Arktika maismaad - sealhulgas boreaalsed metsad - sisaldavad ligi 40 protsenti maailma mulla süsinikust, kuid moodustavad ainult ühe kuuendiku Maa maismaa pindalast. Tema sõnul võib pinnasesse lukustatud süsiniku vabastamine igikeltsa sulamise kaudu üle kahekordistada süsinikdioksiidi, mis on peamine kasvuhoonegaas, kontsentratsiooni keskkonnas.
Bowden Vermonti ülikoolist leiab, et on olemas kindlaid tõendeid selle kohta, et püütud süsinik ja metaan võiksid termokurstide ajal vabaks saada ja soojenemisele kaasa aidata. Ta otsib raha, et uurida, kuidas termokarad mõjutavad Arktika ökosüsteeme üldiselt. Näiteks võib termokarst, mis põhjustab veeteede setetes teravust, lämmatada taimi, ummistada kalade lõpusi ja lõppkokkuvõttes tekitada kaskaadi kogu toiduvõrgus ülespoole.
"See pole õuduslugu - see pole nii, nagu see pole loomulik protsess, " hoiatab Bowden. "Kuid ma arvan, et on olemas kindlaid tõendeid selle kohta, et Arktikast kaugel asuvatel [inimlikel] mõjutustel on need sekundaarsed mõjud ... mis on potentsiaalselt väga olulised Arktika maastiku väljanägemise ja käitumise struktureerimisel tulevikus."
