BĂNG TRÔI: VỊ TRÍ, ĐẶC ĐIỂM VÀ SINH VẬT - MÔI TRƯỜNG - 2025

Các túi nước đá hoặc biển băng là tập hợp của những tảng băng được hình thành bởi đóng băng nước biển ở các vùng đại dương cực của Trái Đất nổi. Các đại dương trên cạn được bao phủ bởi băng biển theo mùa (chỉ trong mùa đông), hoặc vĩnh viễn quanh năm. Chúng là những môi trường lạnh nhất trên hành tinh.

Các chu kỳ của nhiệt độ và sự chiếu xạ của mặt trời trong các đại dương ở hai cực có sự biến động cao. Nhiệt độ có thể thay đổi từ -40 đến -60 ° C và các chu kỳ chiếu xạ mặt trời dao động giữa 24 giờ ánh sáng ban ngày vào mùa hè và toàn bộ bóng tối vào mùa đông.

Hình 1. Dấu vết trên túi nước đá. Nguồn: LBM1948, từ Wikimedia Commons

Băng biển hoặc băng bao phủ 7% bề mặt hành tinh và khoảng 12% tổng số đại dương trên đất liền. Hầu hết chúng nằm ở mũ cực: mũ bảo hiểm vùng cực Bắc Băng Dương ở phía bắc, và mũ bảo hiểm vùng cực Nam Cực ở phía nam.

Băng biển trải qua một chu kỳ giảm và tái tạo diện tích bề mặt hàng năm, một quá trình tự nhiên mà sự sống và cấu trúc hệ sinh thái của nó phụ thuộc vào.

Độ dày của các lớp băng ở hai cực của Trái đất cũng rất thay đổi; nó thay đổi giữa một mét (trong thời gian nóng chảy) và 5 mét (trong thời gian ổn định). Ở một số nơi có thể hình thành những tảng băng biển dày tới 20 mét.

Do tác động tổng hợp của gió, sự dao động của dòng biển, và sự thay đổi của nhiệt độ không khí và nước biển, băng biển là hệ thống động lực học cao.

Vị trí và đặc điểm

Băng ở Nam Cực

Băng Nam Cực nằm ở cực nam, xung quanh lục địa Nam Cực.

Hàng năm, trong tháng 12, băng của nó tan ra hoặc tan chảy, do sự gia tăng nhiệt độ mùa hè ở bán cầu nam của Trái đất. Phần mở rộng của nó là 2,6 triệu km ² .

Vào mùa đông, với sự giảm nhiệt độ, nó hình thành trở lại và đạt diện tích tương đương với diện tích của lục địa, là 18,8 triệu km ² .

Băng ở bắc cực

Trong lớp băng ở Bắc Cực, chỉ những phần gần nhất với các khu vực lục địa mới tan chảy hàng năm. Vào mùa đông phía bắc nó đạt diện tích 15 triệu km ² và vào mùa hè chỉ 6,5 triệu km ² .

Hình 2. Thuyền vượt qua băng. Nguồn: LBM1948, từ Wikimedia Commons

Vật lý của biển băng

Nổi khối băng trên biển

Băng ít đặc hơn nước và nổi trên bề mặt đại dương.

Khi nước chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn, cấu trúc tinh thể được hình thành có các không gian trống rỗng và tỷ lệ khối lượng / thể tích (tỷ trọng) thấp hơn so với nước ở trạng thái lỏng.

Các kênh và lỗ chân lông bên trong

Khi nước tinh khiết đông đặc thành nước đá, nó tạo thành một chất rắn giòn mà thành phần duy nhất là bọt khí. Ngược lại, khi nước biển đóng băng, băng tạo thành là một ma trận bán rắn, với các kênh và lỗ rỗng chứa đầy dung dịch muối của nước biển.

Độ mặn

Các chất hòa tan, bao gồm muối và khí, không đi vào cấu trúc tinh thể mà lắng đọng trong các lỗ rỗng hoặc lưu thông qua các kênh.

Hình thái của các lỗ rỗng và kênh này, tổng khối lượng băng bị chiếm giữ và độ mặn của dung dịch biển chứa, phụ thuộc vào nhiệt độ và tuổi hình thành của băng.

Có một sự thoát nước của dung dịch biển do tác dụng của lực hấp dẫn, làm giảm dần độ mặn của băng biển.

Sự mất đi độ mặn này tăng lên vào mùa hè, khi lớp bề mặt của khối băng nổi tan chảy và thấm dần; Điều này phá hủy cấu trúc của các lỗ rỗng và các kênh và dung dịch biển chứa chúng chảy ra ngoài.

Nhiệt độ

Nhiệt độ trên bề mặt trên của khối băng nổi trên biển (khoảng -10 ° C), được xác định bởi nhiệt độ không khí (có thể lên tới -40 ° C) và bởi khả năng cách nhiệt của lớp phủ tuyết.

Ngược lại, nhiệt độ của mặt dưới của một khối băng nổi bằng với điểm đóng băng của nước biển mà nó nằm trên đó (-1,8 ° C).

Điều này dẫn đến độ dốc của nhiệt độ, độ mặn - và do đó của các chất hòa tan và khí hòa tan - và thể tích của các lỗ rỗng và kênh, trong khối băng biển.

Theo cách này, trong thời kỳ thu đông, biển băng lạnh hơn và có độ mặn cao hơn.

Các sinh vật sống trong băng biển

Các tảng băng là những vùng có năng suất cao, bằng chứng là số lượng lớn các loài động vật có vú và chim săn bắt và kiếm ăn ở những vùng này. Người ta biết rằng nhiều loài trong số này di cư trên những khoảng cách rất xa để kiếm ăn ở những khu vực băng biển này.

Gấu Bắc Cực và hải mã có rất nhiều trên băng ở Bắc Cực, và chim cánh cụt và chim hải âu trên băng ở Nam Cực. Có sự hiện diện của hải cẩu và cá voi trong cả hai khu vực băng biển.

Trong băng biển có sự phát triển đáng kể theo mùa của thực vật phù du, vi tảo thực hiện quá trình quang hợp và các nhà sản xuất chính của chuỗi dinh dưỡng.

Sản lượng này là những gì duy trì động vật phù du, cá và các sinh vật biển sâu, từ đó, các loài động vật có vú và chim nói trên làm thức ăn.

Sự đa dạng của sinh vật trong biển băng ít hơn so với vùng nhiệt đới và ôn đới, nhưng trong băng trôi cũng có một số lượng rất lớn các loài.

Hình 3. Một con gấu Bắc Cực nhảy khỏi đảo Spitsbergen, Svalbard, Na Uy. Nguồn: https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Polar_Bear_AdF.jpg

Các dạng sống trong không gian bên trong băng biển

Thông số quan trọng cho sự tồn tại của sự sống bên trong băng biển là sự tồn tại của không gian đủ rộng trong ma trận băng, không gian cũng cho phép di chuyển, hấp thụ chất dinh dưỡng và trao đổi khí và các chất khác.

Các lỗ chân lông và các kênh trong ma trận băng biển có chức năng như môi trường sống cho các sinh vật khác nhau. Ví dụ, vi khuẩn, nhiều loài tảo cát, động vật nguyên sinh, đất than bùn, trùng roi và động vật chân đốt có thể sống trong các kênh và lỗ chân lông.

Chỉ luân trùng và đất than bùn được chứng minh là có khả năng đi qua các kênh và di cư qua các chân trời băng biển.

Phần còn lại của các sinh vật, chẳng hạn như vi khuẩn, trùng roi, tảo cát và động vật nguyên sinh nhỏ, sống trong các lỗ nhỏ hơn 200 μm, sử dụng chúng làm nơi ẩn náu, nơi chúng được hưởng lợi từ áp suất săn mồi thấp.

Vi khuẩn, vi khuẩn khảo cổ, vi khuẩn lam và vi tảo trong băng biển

Các loài chủ yếu trong băng là các vi sinh vật ưa nhiệt, tức là các loài cực ưa chịu nhiệt độ rất thấp.

Vi khuẩn dị dưỡng tạo thành nhóm chủ yếu trong các sinh vật nhân sơ sống trong băng biển, là vi khuẩn psychrophilic và halotolerant, nghĩa là, chúng sống trong điều kiện có độ mặn cao, là loài sống tự do và cũng có liên quan đến các bề mặt.

Archaea cũng đã được báo cáo trên cả các tảng băng, Bắc Cực và Nam Cực.

Một số loài vi khuẩn lam sinh sống trên biển băng ở Bắc Cực nhưng chưa được tìm thấy ở Nam Cực.

Tảo tảo cát là nhóm sinh vật nhân chuẩn được nghiên cứu nhiều nhất trong băng biển, ngoài ra còn có tảo hai lá, ciliates, foraminifera và chlorophytes, trong số những loài khác.

Biến đổi khí hậu đặc biệt ảnh hưởng đến các tảng băng ở vùng cực và nhiều loài của chúng đang bị đe dọa tuyệt chủng do nguyên nhân này.

Người giới thiệu

1. Arrigo, KR và Thomas, DN (2004). Quy mô lớn tầm quan trọng của sinh học băng biển ở Nam Đại Dương. Khoa học Nam Cực. 16: 471-486.
2. Brierley, AS và Thomas, DN (2002). Hệ sinh thái Nam Đại dương đóng băng. Những tiến bộ trong Sinh học biển. 43: 171-276.
3. Cavicchioli, R. (2006). Archaea thích nghi lạnh. Nature Nhận xét Vi sinh vật học. 4: 331-343.
4. Collins, RE, Carpenter, SD và Deming, JW (2008). Tính không đồng nhất trong không gian và động lực thời gian của các hạt, vi khuẩn và pEPS trong băng biển mùa đông Bắc Cực. Tạp chí Hệ thống biển. 74: 902-917.
5. Xới đất, RL; Shepherd, A .; Wingham, DJ (2015). Khối lượng băng ở biển Bắc Cực tăng lên sau khi tan chảy ở mức thấp bất thường vào năm 2013. Nature Geoscience. 8 (8): 643-646. doi: 10.1038 / NGEO2489.