Jag skrev den här artikeln medan jag tittade norrut över det frusna Lincolnhavet, på den nordligaste spetsen av Ellesmere Island i Kanada. Jag var på Alert, en kanadensisk styrkesstation som, vid 82 ° N, är den mest nordligt permanent bebodda platsen på jorden. Bara 815 km bort, tvärs över Ishavet, lägga Nordpolen.

Det var maj, och havet borde fortfarande ha varit fruset, men i år bröt havsbroen mellan Ellesmere och Grönland tidigt upp, och arktisk is började rinna nerför den smala Nares -kanalen och söderut in i Baffin Bay. Över hela Ishavet, mängden och uthålligheten av havsis minskar - istäcket i september har minskat med cirka 30% sedan 1980.

Arktis värms upp till dubbelt så snabbt som resten av planeten, och bilder av isbjörnar på små isflakor fångar fantasin. Men dessa bilder representerar (ursäkta ordvitsen) bara toppen av isberget - konsekvenserna av isförlust är djupa och börjar från botten av näringskedjan, i de mikrobiella processerna som driver havets biologi.

Arktiska livsmedelskedjor börjar ibland i havsis

Havsis bildas när havsvattentemperaturen sjunker under -1,8 ℃. När iskristallerna bildas, salt tvingas ut och islösning och andra upplösta beståndsdelar fastnar i en bikaka av små kanaler i isen. Kallt saltvatten som rinner ut från isen sjunker också djupt till havets botten och driver vattencirkulationen över hela världen.

När luften blir kallare, isen tjocknar nedåt och i saltlake kanalerna och över isbotten, specialiserade alger och bakterier växer. När solljuset återvänder till Arktis på våren och tränger in genom isen (som sällan är mer än några meter tjock) börjar dessa isalgsamhällen fotosyntetisera, producerar algbiomassa och rikligt med löst organiskt material.

Detta matar ett brett spektrum av mikroskopiska varelser som kallas zooplankton, som betar över isbotten. Dessa zooplankton matar i sin tur större djur och driver näringskedjan under hela våren.

När isen smälter flyter mer av detta material ut i havet, att ge fler livsmedelsresurser längst ner i näringskedjorna. I en ny studie publicerad i Nature Climate Change, kollegor och jag visade hur de olika komponenterna i detta organiska material som härrör från isalger används av olika bakteriearter och i olika hastigheter i underliggande havsvatten, så att mer smältande is kommer att förändra mönstren för organisk materialomsättning i ytvatten under våren.

Olika näringskedjor kan utvecklas

Inte all havsis smälter varje sommar - eller åtminstone inte. Flerårig is kan gå igenom ett antal år av smältning och växande, blir tjockare och mer strukturellt komplexa. Men, över tid, denna fleråriga is har blivit sällsyntare. På 1980 -talet, omkring en tredjedel av Arktis istäcke var mer än fyra år gammalt-idag, sådan is finns nästan inte. Istället, mer förstaårsis kommer att bildas och smälta helt för varje år, tillhandahålla nya livsmedel till havsområden som tidigare var permanent täckta av is.

Detta får betydande konsekvenser. Mindre isskydd på sommaren innebär mer öppet havsvatten, som - eftersom det är mörkare - absorberar mer solljus och värme, gör det svårare att frysa på hösten. Öppet vatten betyder också att vinden kan röra upp havet och sakta ner frysningen. Mer öppet vatten på sommaren kommer att förändra planktonsamhällena, och sedan djuren som livnär sig på dem.

Vissa arter rör sig norrut. Redan Barentshavet mellan Norge och Svalbard är nu sällan täckt av is på vintern - och nordatlantiska arter som torsk och främsta rovdjur som orka flyttar in. Specialistarter som förlitar sig på is som isbjörnar, ringtätningar, valross och arktisk torsk förlorar sina livsmiljöer, medan icke-inhemska arter utökar sitt sortiment.

För vissa, ett varmare Arktis ger möjligheter. Minskat isskydd innebär att fartyg kan använda nordöstra och nordvästra passagerna, kortare restider mellan Atlanten och Stilla havet. Nytt fiske kan utvecklas, och mindre is innebär att tillgång till olje- och gasresurser blir möjlig.

Men dessa fördelar för vissa, komma till potentiellt stora kostnader. Förutom förändringarna i havet, ett varmare Arktis kan störa havscirkulationen och globala vädersystem, medan permafrost kommer att fortsätta tina, potentiellt utsläpp av växthusgaser som för närvarande är inlåsta i frysta jordar.

Ett helt ekosystem, rik på specialistarter - många som knappt studerats - förändras inför våra ögon. Arktis är en vacker och hård plats, med allvarliga logistiska utmaningar för vetenskapliga undersökningar. Men även där, på toppen av världen, långt från centrum för mänsklig befolkning, vår påverkan är uppenbar.

Denna artikel publiceras från The Conversation under en Creative Commons -licens. Läs originalartikeln.