Ecological processes associated with the glacial-proglacial ecosystem transition

Abstract

Ongoing deglaciation in the Arctic is rapidly exposing and mobilising organic matter (OM) overridden by previous glacial advances, releasing an important biogeochemical legacy into downstream ecosystems. This thesis investigates the critical interface between glacial and proglacial zones, bridging the gap between inferred subglacial dynamics and measurable proglacial processes. Analysis of freshly thawed subglacial sediments from a wide range of retreating Arctic glaciers reveals that subglacial OM is extensively degraded by in situ microbial activity, with the resident microbial community structure correlated with 14 C age and decomposition stage of the organic substrate. These sediments provide sufficient phosphorus but limited nitrogen and labile carbon for early proglacial succession. Analysis of microbial assemblages exported from Arctic glaciers shows how microbial processes in the subglacial ecosystem are linked to subglacial hydrological evolution and dependent on local energy sources and identifies specific taxa as sensitive indicators of hidden subglacial microhabitats often undetectable via bulk chemistry analysis. Finally, experimental simulations of deglaciation and the associated ecosystem transition demonstrate that mixing distinct glacial substrates induces non-additive priming...

V souvislosti s aktuálním rapidním ústupem arktických ledovců dochází k mobilizaci organické hmoty, která byla v minulosti překryta během expanze ledovců, čímž dochází k uvolňování biogeochemicky významného materiálu do navazujících ekosystémů. Tato práce zkoumá kritické rozhraní mezi glaciální a proglaciální zónou a překlenuje mezeru mezi nepřímo odvozenou subglaciální dynamikou a přímo měřitelnými proglaciálními procesy. Analýza subglaciálních sedimentů z ledovců napříč Arktidou odhaluje, že vyskytující se organická hmota je značně degradována mikrobiální aktivitou in situ, přičemž struktura přítomného mikrobiálního společenstva koreluje s radiouhlíkovým stářím a stupněm rozkladu organického substrátu. Tyto sedimenty obsahují dostatečné množství fosforu, avšak nedostatek dusíku a labilního uhlíku, což může vést k limitaci rané proglaciální sukcese. Analýza mikrobiálních společenstev vyplavovaných z arktických ledovců ukazuje, že mikrobiální procesy v subglaciálním ekosystému jsou provázané s vývojem hydrologie a dostupností lokálních zdrojů energie. Zároveň identifikuje specifické taxony jako citlivé indikátory skrytých mikrobiotopů pod ledovci, které jsou běžnou chemickou analýzou vody často nedetekovatelné. Experimentální simulace odlednění a souvisejícího přechodu mezi ekosystémy dále...