Freshwater ecosystems in the Arctic

Arktik, mengejutkan, memiliki beragam ekosistem air tawar yang kaya, termasuk danau, kolam, sungai, aliran, delta, dan lahan basah. Beberapa sungai dan delta terbesar di dunia, seperti Lena, Ob, dan Yenisei, ditemukan di wilayah ini.

Wilayah ini juga memiliki beberapa danau terbesar dan terdalam di planet ini, termasuk Great Bear Lake, Great Slave Lake, dan Lake Taymyr. Badan air tawar ini diberi makan oleh sungai dan aliran permanen maupun sementara yang mengalir dari pegunungan, dataran tinggi, dan daerah yang tertutup es.

Menariknya, di beberapa bagian Arktik, sistem air tawar ini bisa menutupi hingga 80 persen atau lebih dari total luas daratan. Meskipun melimpah, sistem air tawar Arktik umumnya mendukung keanekaragaman hayati yang lebih sedikit dibandingkan dengan wilayah selatan. Misalnya, keanekaragaman spesies ikan jauh lebih rendah dibandingkan dengan di lintang yang lebih rendah.

Penurunan penutup es air tawar di Arktik

Sistem air tawar Arktik mencakup berbagai habitat yang mendukung beragam organisme permanen dan sementara yang beradaptasi dengan lingkungan ekstrem dan variabel di wilayah ini. Selain suhu dingin, sistem ini memiliki tingkat nutrisi yang rendah dan cahaya yang terbatas, yang membatasi proliferasi spesies.

Lingkungan ini adalah indikator penting bagi ilmuwan yang mempelajari sistem iklim global, karena perubahan di atmosfer Bumi sering kali mempengaruhi habitat ini terlebih dahulu. Penelitian telah menunjukkan bahwa penutup es air tawar telah berkurang rata-rata dua minggu selama 150 tahun terakhir karena meningkatnya suhu global.

Dengan berkurangnya penutup es, kemungkinan akan terjadi peningkatan pertumbuhan tanaman air dan alga seiring waktu, yang dapat menurunkan kadar oksigen karena tingkat dekomposisi yang lebih tinggi. Suhu air tawar yang lebih hangat akan mengubah habitat ikan, mengurangi populasi spesies air dingin dan meningkatkan kemungkinan ikan air hangat bermigrasi ke utara.

Pembentukan danau Arktik

Kebanyakan danau Arktik, termasuk danau termokarst, terbentuk di cekungan yang ditinggalkan oleh permafrost yang mencair. Danau-danau ini adalah salah satu ekosistem akuatik yang paling melimpah dan produktif di wilayah Kutub. Mereka berfungsi sebagai 'hotspot' biologis dan menyediakan habitat bagi mikroba, komunitas bentik, tanaman air, plankton, ikan, dan burung. Mereka juga penting bagi populasi manusia, mendukung gaya hidup subsisten tradisional dan menyediakan air tawar, terutama di daerah yang tidak memiliki pasokan air tanah.

Namun, danau-danau ini bukan fitur permanen di lanskap Arktik, karena mereka bisa muncul dan menghilang. Di Arktik Kanada bagian barat saja, ribuan danau telah menghilang sejak pembentukannya selama periode hangat pasca-glacial antara 13.000 dan 8.000 tahun yang lalu. Meskipun danau-danau ini secara alami datang dan pergi, ada kekhawatiran bahwa kenaikan suhu terkait perubahan iklim dapat menyebabkan badan air yang sudah lama ada di Arktik mengering secara permanen.

Delta sungai di wilayah Arktik

Delta sungai Arktik dianggap sebagai ekosistem yang kaya danau dan kurang dipahami. MacKenzie Delta, delta terbesar kedua di wilayah kutub, terbentuk dari muara MacKenzie River ke Beaufort Sea di Arktik Kanada Barat, melintasi wilayah sub-ke-rendah Arktik. Sekitar 90 persen pasokan air Delta berasal dari MacKenzie River, dengan kontribusi kecil dari Peel River dan sumber lainnya.

Wilayah delta ini memiliki banyak saluran, danau termokarst, dan lahan basah. Dataran banjir terdiri dari lumpur dan pasir yang dipengaruhi oleh permafrost, dan permukaannya ditutupi oleh spesies spruce, alder, willow, birch, poplar, dan tundra.

Kebanyakan danau termokarst di delta ini terbentuk oleh panas dari air banjir yang berdiri mencairkan permafrost dan menyebabkan penurunan tanah. Peneliti mengklasifikasikan danau-danau ini menjadi tiga jenis berdasarkan frekuensi banjirnya: danau tanpa penutupan yang terus terhubung dengan sungai; danau dengan penutupan rendah yang terhubung setiap tahun selama banjir sebelum terputus; dan danau dengan penutupan tinggi yang terhubung kurang dari setiap tahun.

Waktu koneksi sungai-ke-danau yang bervariasi

Dengan lebih dari 40 tahun data yang dikumpulkan, ilmuwan telah menemukan bahwa waktu koneksi sungai-ke-danau bervariasi dari lebih dari 150 hari per tahun di danau dengan elevasi terendah hingga kurang dari 5 hari per tahun di danau dengan elevasi tertinggi. Perubahan iklim mempengaruhi danau di cekungan ini karena meningkatnya suhu udara, pola banjir sungai yang berubah, dan naiknya permukaan laut.

Satu studi ilmiah menunjukkan bahwa selama tiga dekade terakhir, waktu koneksi sungai-ke-danau di MacKenzie Delta telah meningkat lebih dari 30 hari di danau dengan elevasi terendah, sementara di danau dengan elevasi lebih tinggi, jumlah hari koneksi sungai-ke-danau mungkin telah berkurang.

Ilmuwan berspekulasi bahwa waktu koneksi yang lebih lama menunjukkan bahwa tingkat air rendah musim panas telah meningkat di seluruh Delta sekitar 0,3 meter, yang lebih dari tiga kali lipat kenaikan permukaan laut lokal di wilayah ini. Sementara itu, waktu koneksi yang lebih pendek diperkirakan disebabkan oleh berkurangnya pemecahan es sungai.

Perubahan tingkat nutrisi di sistem air tawar Arktik

Perubahan iklim kemungkinan akan mempengaruhi sistem air tawar Arktik dengan mengubah konsentrasi nutrisi. Tingkat fosfor diperkirakan akan menurun di air danau karena produksi primer yang meningkat dari suhu air yang lebih hangat, yang mempengaruhi keanekaragaman hayati.

Namun, peningkatan limpasan dari curah hujan yang lebih tinggi kemungkinan akan meningkatkan tingkat nutrisi, yang dapat berdampak negatif pada spesies asli. Peningkatan konsentrasi nutrisi dan air yang lebih hangat akan mendorong kekayaan spesies yang lebih besar, dengan banyak spesies bermigrasi ke utara, mempengaruhi kemampuan spesies asli untuk bertahan hidup karena mereka sebelumnya tidak harus bersaing untuk makanan atau cahaya.

Di danau tanpa ikan, peningkatan tingkat nutrisi kemungkinan akan menghasilkan massa besar zooplankton pemakan. Jika nutrisi masuk ke sistem air tawar dalam jumlah yang melimpah, lumut mungkin menjadi produsen primer dominan di aliran, menggunakan sebagian besar sumber daya yang tersedia.

Masalah lain dengan meningkatnya suhu dan produktivitas danau adalah potensi mekar alga, yang dapat menurunkan kadar oksigen danau karena pertumbuhan alga yang membusuk.

Perubahan penutup lahan yang mempengaruhi sistem air tawar Arktik

Meningkatnya suhu juga kemungkinan akan mempengaruhi ekosistem air tawar melalui perubahan penutup lahan di daerah tangkapan air dan zona riparian. Zona vegetasi diperkirakan akan bergeser, dengan vegetasi hutan, hutan birch, dan tundra Arktik kemungkinan akan bermigrasi ke utara. Sistem air tawar Arktik kemungkinan akan berubah karena pergeseran sumber energi, dari produksi alga ke detritus kasar dari pohon dan semak riparian yang baru berkembang.

Perubahan ini akan mempengaruhi keanekaragaman hayati. Selain itu, perubahan iklim dan perubahan penutup lahan yang terkait kemungkinan akan menyebabkan perubahan dalam migrasi spesies. Ilmuwan di Svalbard telah menemukan bahwa peningkatan suhu telah menyebabkan populasi angsa memasuki daerah yang sebelumnya terlalu dingin, menyebabkan peningkatan eutrofikasi dari kotoran burung yang masuk ke danau dan kolam.

Penelitian ilmiah yang sedang berlangsung bertujuan untuk mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana perubahan iklim dapat mempengaruhi ekosistem air tawar Arktik, dengan tujuan memahami dan mungkin mengurangi perubahan ini.