Paleooceanograf: Czytam z mułu. Rdzeń osadowy, który wyciągnęliśmy z portu w Gdańsku, ociekał olejem
polscy naukowcy donoszą
03.04.2025, 17:02
Prof. Marek Zajączkowski


Prof. Marek Zajączkowski kieruje Zakładem Paleooceanografii w Instytucie Oceanologii Polskiej Akademii Nauk w Sopocie. Jego zespół bada rdzenie osadowe wydobyte z dna morskiego i rekonstruuje warunki klimatyczne oraz ekosystemowe panujące szczególnie w ostatnich kilkunastu tysiącach lat (w epoce geologicznej zwanej holocenem).

Jeszcze kilka lat temu gabinet, w którym teraz urzęduję, mieścił warsztat, a ja pracowałem w Zakładzie Ekologii Morza. Składający się z trzech laboratoriów Zakład Paleooceanografii IO PAN wybił się na samodzielność dopiero w 2018 r., a na serio zaczął działać dwa lata później. Paradoksalnie, pomogła nam pandemia.

Nigdy nie byłem ekologiem. Jestem oceanografem specjalizującym się w geologii morza. Już podczas habilitacji zaczęło mnie więc nosić, żeby rozszerzyć w naszym instytucie badania paleoocenograficzne – czyli dotyczące przeszłości oceanu, zapisanej w osadach odkładających się na dnie morskim – i praktycznie od zera stworzyć nowy zakład.

Zaczęliśmy od odrębnej pracowni w Zakładzie Ekologii Morza. Kompromis to ważna część życia.

Samodzielnego zakładu nie zbudowałbym też bez znakomitych doktorantek, które nie bały się ruszyć w nieznane – wyjeżdżać na zagraniczne staże, zmieniać tematów doktoratów w trakcie studiów i jednocześnie zajmować się swoimi rodzinami.

Zanim wybuchła pandemia, zamierzaliśmy wozić nasz materiał badawczy do analiz do laboratorium w Bergen w Norwegii. Pandemia uniemożliwiła jednak podróże, a my zostaliśmy z kilkoma milionami złotych od Narodowego Centrum Nauki, których nie mieliśmy jak wykorzystać. Na szczęście udało się przekonać NCN, żeby przekierować te środki – i zbudować za nie specjalistyczne laboratorium paleooceanograficzne do analiz molekularnych.

Dzięki pandemii mamy więc w instytucie m.in. pomieszczenie czyste – tzw. clean room – w którym filtrujemy powietrze i dezynfekujemy je za pomocą promieni ultrafioletowych.

Wszystko po to, aby odczytać DNA organizmów, które w przeszłości żyły w toni wodnej i na dnie, a po obumarciu i rozpadzie komórek ich materiał genetyczny pozostał w osadzie. Wiele organizmów nie pozostawia po sobie żadnych trwałych elementów poza fragmentami DNA. W naszym pomieszczeniu czystym do pobranych próbek nie przedostają się zanieczyszczenia, np. DNA naukowców zaangażowanych w badania.

Co dalej? Razem z innymi instytutami naukowymi walczymy o nowy statek badawczy.

„Oceania", którą IO PAN użytkuje od lat 80. ub. wieku, jest bardzo zasłużona dla polskich badań morskich, ale jest przede wszystkim mała. Lina trałowa, na której opuszczamy ciężki rdzeniownik (przyrząd do pobierania rdzeni osadowych), ma tylko dwa tysiące metrów długości. Oznacza to, że głębiej nie sięgniemy. Tym bardziej, że lina nigdy nie zwisa pionowo, bo statek dryfuje. W praktyce możemy więc liczyć na to, że sięgniemy na głębokość 1,5 tys. m.

To, jak głęboko sięgniemy w przeszłość oceanu, zależy też od wielkości rdzeniownika. Ten, który zrzucamy z „Oceanii", to trzy rury – każda o długości półtora metra i średnicy 10 cm. Obciąża się go stertą ołowiu i opuszcza na dno, gdzie pod wpływem własnego ciężaru powoli wbija się w osad (czyli po prostu w muł).

Rdzeniownik z obciążeniem waży blisko tonę. Lina, na której jest zaczepiony – kilka ton. Potem trzeba to wszystko wyciągnąć na pokład.

Rura, która wisi u mnie na ścianie [profesor wskazuje ręką na stalową rurę o długości blisko metra i średnicy kilku centymetrów – przyp. red.], to mój pierwszy rdzeniownik. Radziecka robota z lat 60. ub. wieku. Zabytek, ale wciąż działający. Znalazłem go w magazynie i postanowiłem wykorzystać do uprawiania nauki.

W 1994 r. wpłynęliśmy z bratem małą plastikową łódką do jednego z fiordów na Spitsbergenie i zrzuciliśmy ten rdzeniownik do wody. Wbił się tak mocno w dno, że nie mogliśmy go wyciągnąć – nie mieliśmy wyciągarki. Musieliśmy czekać kilka godzin na przypływ, żeby podniósł nam łódkę i wyssał urządzenie z osadu.

W paleooceanografii ważne jest tempo akumulacji osadów – pochodzących z lądu oraz morza (głównie ze szczątków organizmów morskich). Np. w fiordach spływa ich z lądu bardzo dużo i rdzeń osadowy o długości dwóch metrów gromadzi historię z ledwie tysiąca lat. To dość płytki wgląd w przeszłość, ale za to rozdzielczość takiego rdzenia jest doskonała.

Fiordy mnie jednak mało interesują, bo zbierają historię mocno lokalną. Ciekawszy jest szelf kontynentalny. Badając jego osady, poznajemy procesy zachodzące w skali całego regionu.

Czym jest szelf? To kontynentalna płyta tektoniczna zalana przez ocean. Cały Bałtyk to morze szelfowe.

Po zachodniej stronie Spitsbergenu, gdzie dużo pracujemy, szelf jest za to niewielki. Kończy się blisko 55 km od brzegu. Jego krawędź wygląda jak urwisko – z głębokości kilkuset metrów dno morskie schodzi tzw. skłonem kontynentalnym do głębokości kilku tysięcy metrów.

U wybrzeży Grenlandii udało nam się pobrać rdzeń z poziomej półki na skłonie kontynentalnym, w miejscu, od którego odchodzi Grzbiet Wschodniogrenlandzki, z głębokości niemal 1,2 tys. m – a więc na skraju naszych możliwości. Taka półka to świetne miejsce badawcze, bo osad tam się nie zsuwa, jest niezaburzony. Trafiliśmy na kapitalny rdzeń – obejmujący aż 34 tys. lat.

W rdzeniu – w mule, a przede wszystkim w odkładających się w nim, zbudowanych z węglanu wapnia skorupkach martwych organizmów – zapisane są różne wskaźniki chemiczne, biochemiczne, genetyczne.

Można z nich wyczytać informacje o dawnym klimacie (np. o temperaturze, z dokładnością do 0,5 st. C) czy funkcjonujących w nim ekosystemach.

Ostatnio w ramach projektu „Paleocore", będącego częścią wielkiego badania brzegów morskich Europy „TREC" (Traversing European Coastlines) zorganizowanego przez Europejskie Laboratorium Biologii Molekularnej, wydobyliśmy rdzeń z osadów morskich w porcie w Gdańsku. Niedługi, bo mający trochę ponad metr długości. Miał być dłuższy, ale musimy się zadowolić tym, co się udało wydobyć.

Projekt obejmuje 15 miejsc w całej Europie i ma zbadać wpływ wydarzeń historycznych – katastrofy w Czarnobylu, rozwoju przemysłu i rolnictwa, II wojny światowej – na zdrowie ekosystemów morskich.

Impuls dał Raffaele Siano, naukowiec z IFREMER – Francuskiego Instytutu Badań nad Wykorzystaniem Morza – który w 2021 r. opublikował wyniki swojego badania redy w Breście w Bretanii. Okazało się, że przed II wojną i powojennym uprzemysłowieniem rolnictwa w badanym miejscu występował zupełnie odmienny skład planktonu.

Środowisko naturalne Europy zostało zdegradowane i dobite przez nowoczesne rolnictwo.

Większość ludzi tego nie rozumie. Mogą widzieć dym z kominów i rur wydechowych – czyli skutki rewolucji przemysłowej – ale nie zauważają milionów ton nawozów sztucznych i pestycydów, które z pól spływają do rzek, a nimi płyną do mórz.

Europejski przemysł już dba o środowisko naturalne – choć zdarzają się niechlubne wyjątki, stąd niedawna katastrofa Odry. Nasze rolnictwo jeszcze nie. Miał je do tego zachęcić Europejski Zielony Ład, powstały z inicjatywy naukowców projekt zmian w rolnictwie, który z trudem przebija się przez rolnicze lobby.

Pobranie rdzenia osadowego w gdańskim porcie rodzi poważny problem – port jest ciągle pogłębiany, a jego dno niszczone. Musiałem więc znaleźć miejsce, w którym osady mogły się spokojnie nawarstwiać. Udało mi się je znaleźć tylko dla osadów z ostatnich kilkudziesięciu lat. W Twierdzy Wisłoujście.

To forteca leżąca w miejscu, w którym Wisła kiedyś uchodziła do Bałtyku. Przez kilkaset lat kontrolowała ruch statków w ujściu rzeki.

Po tym, jak pod koniec XIX w. władze pruskie przekopały sztuczne ujście, Twierdza Wisłoujście znalazła się nad Martwą Wisłą.

W 1895 r. pruscy inżynierowie wyprostowali ujście Wisły. Polscy cały czas je pogłębiają. A rzeka i morze zmieniają tu linię brzegową czasem z dnia na dzień

Historyczną fortecę z trzech stron otaczają fosy, z których obecnie korzystają tylko żaglówki. Obok nich jest stary kanał, który był bardzo rzadko pogłębiany.

Wada? Jest wąski i płytki, ma głębokość najwyżej 2,5 m. Mogliśmy do niego wpłynąć tylko małą łódką – zresztą moją własną – z której opuściliśmy niewielki i słabo obciążony rdzeniownik (choć na tej łódce mam dźwig – lekcja ze spitsbergeńskiego fiordu się przydała).

Wydobyty rdzeń sięga więc tylko do lat 70. ub. wieku (datowaliśmy go, mierząc rozpad radioaktywnego izotopu ołowiu Pb-210). Rejestruje zmiany środowiskowe, które zaszły w tym miejscu w ostatnim półwieczu.

Są to jednak zmiany drastyczne. Rdzeń – mówiąc obrazowo – ociekał olejem.

Choć więc początku antropocenu – proponowanej nowej epoki geologicznej, która miała rozpocząć się w połowie XX w. – w nim nie widać, to widać jego skutki.

Nasz rdzeń zapisał kawał historii degradacji wybrzeża w Gdańsku podczas PRL-u. Oczywiście, już podczas II wojny nikt się nie przejmował zanieczyszczeniem środowiska w okolicach portu – było to ekobójstwo w stylu putinowskim (tego dokonywanego obecnie we wschodniej i w południowej Ukrainie).

Ale po wojnie Polska Rzeczpospolita Ludowa nie tylko nie przerwała tego cyklu śmierci, ale jeszcze go pogłębiła. W Gdańsku dokonywał się np. przeładunek towarów, często toksycznych, w tym siarki – którą przeładowywano na sucho, co w Europie Zachodniej było zakazane. Pracowano bez żadnych zabezpieczeń i bez poszanowania zdrowia ludzi oraz morza.

W efekcie, Bałtyk w gdańskim porcie został w zasadzie zabity. Przywrócenie mu życia zajmie lata, jeśli nie dekady.

Czekamy na wyniki badań genetycznych, które pokażą, jak to życie wyglądało w miejscu badania w latach 70. i jak wygląda dziś.

Not. Tomasz Ulanowski

Red. Ewa Tomkowska