Jak powstają pustynie? Czy mogą się kiedyś zazielenić?
Aż trudno uwierzyć, ale przed milionami lat Sahara porośnięta była zielonymi drzewami i trawą. Co takiego się stało, że z urodzajnej krainy zmieniła się w największą na świecie piaskownicę? Pustynie zajmują dziś ponad 20% powierzchni wszystkich lądów i znajdują się na wszystkich kontynentach. Proces ich powstawania było oczywiście długi i wymagał zaistnienia bardzo szczególnych okoliczności. Jak się okazuje, może być częściowo odwracalny.
Międzynarodowa definicja pustyni mówi, że jest to obszar, który otrzymuje rocznie mniej niż 12,5 cm deszczu. Jest to więc teren przede wszystkim suchy – gorąco i piasek nie są wcale konieczne. Znamy np. pustynie kamieniste, żwirowe, ilaste i słone. Różne typy pustyń mają też nieco inną genezę.
Jak powstały pustynie zwrotnikowe?
Mierząca 9,2 miliona km2 Sahara należy do pustyń zwrotnikowych, położonych między 15 a 30 równoleżnikiem na południe i północ od równika. Do tej kategorii zalicza się również Wielka Pustynia Wiktorii w Australii. Przyczyną ich powstawania jest gorące powietrze znad równika, które unosząc się w górę, zaczyna się skraplać zapewniając lasom tropikalnym ich słynne ulewy. W tym procesie wytraca się jednak wilgoć i prądy powietrza ochładzają się i opadają, tworząc właśnie nieprzyjazny życiu, suchy klimat. Naukowo zjawisko to określa się jako cyrkulację powietrza w komórce Hadleya.
Pustynie cienia opadowego
To w strefie umiarkowanej powstała jednak większość pustyń na Ziemi, w tym Gobi, Mojave, Takla Makan. Nazywa się je pustyniami cienia opadowego, a ich geneza ukryta w wysokogórskich pasmach. Otóż gdy woda parująca z mórz i jezior wędruje w głąb lądu w postaci chmur, większość świata może liczyć na deszcz. Wysokie góry fizycznie blokują jednak ich ruch, sprawiając, że wilgoć zostaje w strefie nadmorskiej, a za górami powstaje tzw. cień opadowy. Pozbawione wody z nieba obszary stają się nieprzyjazne dla większości form życia.
Nadbrzeżne pustynie
Paradoksalnie pustynie mogą jednak również powstawać w strefie przybrzeżnej. Jak to możliwe? Winne są bardzo specyficzne warunki pogodowe, a mianowicie zimna woda oceaniczna wchodząca w styczność z dość kompleksowymi prądami wietrznymi. W rezultacie rodzi się gęsta mgła, która niczym gruba kotara wisi nad wybrzeżem, ale praktycznie nigdy nie produkuje opadów. Doskonałym przykładem jest „napędzana” prądem Bengalskim pustynia Namib, która, choć często spowita jest mgłą, należy do najsuchszych na świecie – rocznie spada tu nie więcej niż 1,2 cm deszczu. Zimny prąd Peruwiański z kolei odpowiada za powstanie kolejnej słynnej mglistej pustyni Atakama, sięgającej nawet 1100 km długości i 4900 m wysokości. Są na niej miejsca, gdzie jeszcze nigdy dotąd nie zanotowano opadów!
Polarne pustynie
Wbrew powszechnemu mniemaniu Sahara nie jest wcale największą pustynią na świecie. Tytuł ten w rzeczywistości należy do… Antarktydy. Nie ma tu co prawda piasku, ale jest sucho, a proces glebotwórczy praktycznie nie występuje. Za równoleżnikami 60° na północy i południu stosunkowo ciepłe prądy powietrzne wznoszą się i ochładzają, łącząc się na biegunach. Temperatura nigdy nie przekracza tutaj 10°C, a lato jest bardzo krótkie, więc ograniczone cykle tajenia i zamarzania nie uwalniają dostatecznych ilości wody. Większość pustyń polarnych pokryta jest lodem, ale nie brakuje tutaj również skalistych obszarów.
Dlaczego na pustyniach nie pada deszcz?
W przypadku pustyń cienia opadowego chmury deszczowe, jak już wspomnieliśmy, zatrzymywane są przez góry. Wiatr, który wieje w kierunku szczytów, wznoszony jest po ich ścianach w górę, gdzie musi się oczywiście ochłodzić. A chłodne temperatury nie sprzyjają zatrzymywaniu wilgoci, więc chmury zatrzymują się przed masywami i tam skraplają. Po drugiej stronie pasm suchy wiatr opada znów w dół i nagrzewa się, ale nie ma skąd czerpać wody.
Zjawisko to nie tłumaczy jednak braku opadów na Saharze czy Antarktydzie, gdzie góry nie stanowią bariery dla deszczu. Tutaj proces utrzymywania pustyni w suchości wygląda nieco inaczej i zależy głównie od pogody. Na Saharze na przykład obserwuje się stały układ wysokiego ciśnienia, gdzie powietrze jest ciężkie, więc opada w dół. Brakuje tu bodźca, który dźwignąłby je w górę i wskutek ochłodzenia na wysokości spowodował kondensację pary wodnej. Układy wysokiego ciśnienia same w sobie gwarantują też dość stabilne warunki pogodowe, co może oczywiście być przekleństwem.
Na Antarktydzie natomiast mamy do czynienia z wyjątkowo wysokim albedo, czyli współczynnikiem odbijania światła słonecznego. Dzięki białej pokrywie jest ono tak skuteczne, że promienie nie są w stanie nagrzać powierzchni, ani powietrza przy niej. Zimne powietrze wskutek czystych praw fizyki nie jest natomiast zdolne do utrzymywania w sobie wilgoci, potrzebnej do produkcji deszczu. I tutaj obserwujemy przede wszystkim wysokie ciśnienie, które sprzyja utrzymaniu suchego status quo.
Niezwykła historia Sahary
Jeszcze ponad 30 milionów lat temu na obszarze Sahary rosła typowa tropikalna dżungla. Sytuacja zaczęła jednak zmieniać się w epoce miocenu (23-5 milionów lat temu), gdy teren uległa wywyższeniu i stopniowemu osuszeniu.
W miarę jak cały afrykański kontynent zaczął przysuwać się do Europy, skurczyła się Tetyda, czyli dawny ocean, którego pozostałością jest współczesne Morze Śródziemne. W północnej Afryce zabrakło więc nagle wilgotnego powietrza. Dodatkowo ok. 8-6 milionów lat temu klimat zaczął się globalnie ochładzać, czemu zawdzięczamy powstanie dzisiejszych gatunków. Zmniejszyła się wyraźnie dawna tropikalna pokrywa zielona, co spowodowało, że gleba zaczęła wysychać. Intensywny proces erozji wytworzył ogromne głazy, a dodatkowo spiętrzenie terenu spowodowało, że rzeki zaczęły pracowicie nanosić żwir, piasek i glinę. Do dzisiaj w libijskiej części pustyni widać doliny wydrążone przez ogromne rzeki płynące z dzisiejszego Czadu w kierunku północnych wybrzeży Afryki.
To były właśnie początki Sahary, ale warto mieć na uwadze, że proces ten był niesłychanie długotrwały i okresy suszy wciąż były jeszcze przeplatane okresami wilgotniejszej pogody. Krok po kroku miejscowa roślinność zaczęła jednak emigrować na południe, w kierunku tropikalnej strefy równika, lub na północ, do dzisiejszej strefy śródziemnomorskiej. Co ciekawe, ta ostatnia również przeżyła okres silnego wysuszenia między 5,96 a 5,33 milionami lat temu, kiedy to ochłodzenie klimatu uwięziło duże ilości wody w lodowcach, a wynurzony spod powierzchni Gibraltar stał się zaporą dla atlantyckiej wody. Północne wybrzeże Afryki stało się wówczas solną pustynią, a delta Nilu wyraźnie się pogłębiła, zwiększając proces erozji, który ostatecznie również przypieczętował los Sahary. Tak się przynajmniej mogło wydawać.
Czy pustynie mogą się jeszcze zazielenić?
Saharę czekało jeszcze jedno zaskoczenie. Ok. 14 tysięcy lat temu, gdy zakończył się okres zlodowacenia, a wody znowu przybyło. Ogromna piaskownica zaczęła nagle porastać zielenią, a pojawiające się opady zmieniły zapadliny w jeziora. Wraz z bujną wegetacją pojawiły się antylopy, żyrafy, a nawet kochające wodę hipopotamy. Afrykański okres wilgotny, zwany popularnie „Zieloną Saharą”, miał być spowodowany przede wszystkim odchyleniami w obrotach Ziemi wokół własnej osi.
Ten bajkowy scenariusz skończył się przed 5 tysiącami lat, gdy nastąpiło kolejne ochłodzenie klimatu. Naukowcy zastanawiają się jednak, czy może się powtórzyć i odpowiedź wydaje się ostrożnie optymistyczna. Wspomniane wyżej wychylenia od obrotów Ziemi wokół własnej osi cechują się otóż niezwykłą regularnością, pojawiając się dokładnie co… 23 tysiące lat. Nie wiemy jednak, w jaki sposób globalne ocieplenie spowodowane akumulacją gazów cieplarnianych w atmosferze mogłoby ten proces zaburzyć. Przekona się o tym dopiero cywilizacja roku 12000 lub 13000, o ile jeszcze w ogóle coś z niej pozostanie.
Wcześniej zazielenić się jednak mogą pustynie polarne. Topniejące lodowce nie tylko podnoszą ilość wody w oceanach, dodając globalnemu klimatowi zasobów wody do opadów. Temperatura w pobliżu biegunów konsekwentnie rośnie, a już dziś na wybrzeżach Antarktydy pojawiają się zielone plamy glonów. Według naukowców z Uniwersytetu w Cambridge może to być zwiastun formowania się nowych ekosystemów. Spore zmiany obserwuje się również w populacjach mchów i porostów za kołem podbiegunowym.
Człowiek vs pustynia
Istnieje jeszcze jeden sposób na odwrócenie procesu pustynnienia i jest on obecnie intensywnie dyskutowany przez naukowców. W 2018 r. w magazynie „Nature” ukazał się artykuł sugerujący ciekawe rozwiązanie dla Sahary. Otóż, gdyby zainstalować na pustyni gigantyczne farmy solarne i wiatrowe, świat zyskałby coś więcej niż tylko nowe źródło czystej energii. Według autorów opracowania takie instalacje spowodowałyby lokalny wzrost temperatury oraz intensyfikację opadów, skutkującą rozwojem wegetacji.
Nie jest to bynajmniej pierwszy ani jedyny taki plan. Od dekad już człowiek próbuje zrobić użytek z pustyń, sadząc na nich specjalne gatunki drzew i słonolubnych krzewów. Prowadzi się również regenerację gleby i działania mające na celu zatrzymywanie wody opadowej oraz przekształcenia krajobrazu, tak aby zapobiegać erozji, parowaniu czy burzom piaskowym. A ponieważ największy potencjał ma irygacja wodą morską, rozwijamy sposoby jej odsalania.
Sukcesów nie brakuje. Chiński program zalesiania powstrzymał na przykład rozwój pustyni Gobi, a Australii na pustynnej glebie powstały już gigantyczne szklarnie produkujące pomidory. W Afryce od lat powstaje też Wielki Zielony Mur, czyli pas sztucznie wprowadzonej zieleni rozdzielający Saharę od Sahelu. W tym ostatnim projekcie solidarnie bierze udział aż 11 państw, próbujących wspólnych siłami wzmacniać bioróżnorodność, a zarazem zapobiegać ubóstwu lokalnej ludności.
- “The stage was now set for the birth and growth of desert dunes': How the Sahara turned from a vast forest to the arid landscape we see today” Martin Williams, https://www.livescience.com/planet-earth/climate-change/how-the-sahara-desert-turned-from-a-vast-forest-to-the-arid-landscape-we-see-today, 30/08/2023;
- “How Do Deserts Form?” John P. Rafferty, https://www.britannica.com/story/how-do-deserts-form, 30/08/2023;
- “Geo explainer: How are deserts formed?” Susanne Gogh, https://geographical.co.uk/science-environment/geo-explainer-how-are-deserts-formed-2, 30/08/2023;
- “Why and How Do Deserts Form?” StormGeo, https://www.stormgeo.com/weather/articles/why-and-how-do-deserts-form/, 30/08/2023;
- “How do deserts form?” Alexandra Franklin-Cheung, https://www.sciencefocus.com/planet-earth/how-do-deserts-form, 30/08/2023;
- “Climate model shows large-scale wind and solar farms in the Sahara increase rain and vegetation” YAN LI i in., https://www.science.org/doi/10.1126/science.aar5629, 30/08/2023;
