Dlaczego malejąca pokrywa śnieżna może oznaczać większe zagrożenie dla środowiska

$config[ads_kvadrat] not found

Wtorki z psychologią - "Kto nie wierzy w zmianę klimatu i dlaczego?"

Wtorki z psychologią - "Kto nie wierzy w zmianę klimatu i dlaczego?"

Spisu treści:

Anonim

Zmiany klimatu często wywołują obrazy ciepła, suszy i huraganów. Jednak według najnowszej amerykańskiej krajowej oceny klimatu, opublikowanej 23 listopada 2018 r., Zimy ociepliły się trzy razy szybciej niż lata na północnym wschodzie w ostatnich latach. Zmiany te przynoszą również znaczące efekty.

Historycznie ponad 50 procent półkuli północnej miało zimą pokrywę śnieżną. Teraz cieplejsze temperatury zmniejszają głębokość i czas trwania zimowej pokrywy śnieżnej. Wiele osób zakłada, że ​​zima jest uśpionym czasem dla organizmów w zimnym klimacie, ale dziesięciolecia badań pokazują teraz, że warunki klimatu zimowego - zwłaszcza śnieżyca - są ważnymi regulatorami zdrowia ekosystemów leśnych i organizmów, które w nich żyją.

W szczególności nasza praca w ciągu ostatniej dekady pokazuje, że zmniejszająca się pokrywa śnieżna może osłabić zdrowie drzew i zmniejszyć zdolność lasów do filtrowania powietrza i wody. Nasze najnowsze badania wskazują, że dalsze ocieplenie zimy może znacznie ograniczyć pokrywę śnieżną w północno-wschodnich Stanach Zjednoczonych, powodując duże spadki wzrostu drzew i magazynowanie dwutlenku węgla w lasach.

Śnieg jako koc

Badamy północne lasy liściaste, które są zdominowane przez klon cukrowy, żółtą brzozę i buki amerykańskie i rozciągają się na 85 000 mil kwadratowych, od Minnesoty i południowo-centralnej Kanady na wschód do kanadyjskich prowincji morskich i północno-wschodnich Stanów Zjednoczonych. Te lasy słyną z żywych kolorów jesieni. Generują przychody, przyciągając turystów, turystów, myśliwych i wczasowiczów, a także wspierają przemysł drzewny i syrop klonowy. Zapewniają również ważne usługi ekologiczne, takie jak magazynowanie dwutlenku węgla i utrzymanie jakości wody i powietrza.

Kiedy zima wkracza w ten region, a temperatury często spadają poniżej zera, każdy gatunek potrzebuje izolacji, aby sobie poradzić. Korzenie drzew i organizmy glebowe, takie jak owady, polegają na głębokim śniegu w celu ochrony przed zimnem - dosłowny koc śniegu. Nawet w temperaturach poniżej zera, jeśli śnieg jest wystarczająco głęboki, gleby mogą pozostać niezamrożone.

Sześć dziesięcioleci badań z eksperymentalnego lasu Hubbard Brook w New Hampshire - jednego z najdłużej trwających badań - pokazuje, że zimowy śnieg pada. Badania przeprowadzone przez innych naukowców wskazują, że jeśli ta tendencja się utrzyma, zwiększy się prawdopodobieństwo cykli zamrażania i rozmrażania gleby, co będzie miało szkodliwy wpływ na zdrowie lasów.

Dlaczego lasy północne potrzebują śniegu

Przez ponad 10 lat manipulowaliśmy zimowym śniegiem w Hubbard Brook, aby zbadać wpływ przewidywanych zmian klimatu na północne lasy liściaste. Na początku zimy udajemy się na zewnątrz po każdym śniegu, aby usunąć śnieg z naszych poletek doświadczalnych. Następnie analizujemy, jak utrata tej warstwy izolacyjnej wpływa na drzewa i glebę.

Odkryliśmy, że na poletkach, na których usuwamy śnieg, mróz przenika stopę w głąb ziemi, podczas gdy rzadko rozciąga się na głębokość ponad dwóch cali w pobliskich poletkach referencyjnych z niezmienionym śniegiem. I tak jak cykle zamarzania i rozmrażania tworzą dziury na ulicach miast, zamarzają gleby i zabijają korzenie drzew i uszkadzają te, które przetrwają.

Uszkodzenie korzenia powoduje kaskadę reakcji ekologicznych. Martwe korzenie rozkładają się i stymulują straty dwutlenku węgla z gleby. Drzewa pobierają mniej składników odżywczych z gleby, gromadzą toksyczne pierwiastki glinu w liściach i wytwarzają mniejszy wzrost gałęzi. Azot, kluczowy składnik odżywczy, może zmyć z gleby. Zbiorowiska owadów glebowych stają się mniej obfite i zróżnicowane.

Opadający śnieżyca wpływa na wzrost drzewa

W naszym najnowszym artykule, nasze modele klimatyczne i hydrologiczne pokazują, że obszar lasów w północno-wschodnich Stanach Zjednoczonych, który otrzymuje izolujące się zimowe pokrywy śnieżne, może spaść o 95 procent do roku 2100. Obecnie 33 000 mil kwadratowych lasów w północnym Nowym Jorku i Nowym Anglia zazwyczaj ma zimowy śnieg na kilka miesięcy. Do roku 2100 obszar ten może się skurczyć do wielkości mniejszej niż 2000 mil kwadratowych - około jednej piątej powierzchni Vermontu.

Spadek ten niewątpliwie zaszkodzi przemysłowi narciarstwa i skuterów śnieżnych i wystawi północno-wschodnie drogi na więcej cykli zamrażania i rozmrażania. To także znacząco wpłynie na wzrost drzew.

Aby ocenić związek między puchem śnieżnym a wzrostem drzewa, wykorzystaliśmy wyspecjalizowane, wydrążone wiertło zwane świdrem przyrostowym do usuwania rdzeni drzewnych o wielkości słomy z wielu łodyg klonu cukrowego. Każde z tych drzew doświadczyło naturalnego zimowego śniegu lub pięciu kolejnych lat, w których usunęliśmy wczesną zimę. Kiedy szlifowaliśmy rdzenie i oglądaliśmy je pod mikroskopem, ujawnili roczne pierścienie wzrostu, których moglibyśmy użyć, aby zrozumieć, w jaki sposób każde drzewo reaguje na jego otoczenie.

W ciągu pierwszych dwóch lat nasze analizy wykazały 40-procentowy spadek wzrostu klonu cukrowego z działek bez śniegu. Tempo wzrostu pozostało obniżone o 40 do 55 procent w ciągu najbliższych trzech lat. W przeciwieństwie do tego, nie odnotowano spadku wzrostu drzew klonu cukrowego na naszych poletkach referencyjnych, gdzie korzenie ośnieżonych drzew w środku zimy. Wyniki te są porównywalne ze śmiertelnością korzeni, którą zaobserwowali inni badacze we wcześniejszym eksperymencie usuwania śniegu na Hubbard Brook.

W Hubbard Brook klony cukrowe mogą stanowić ponad połowę rocznej akumulacji biomasy leśnej. W związku z tym zmiany klimatu, które zmniejszają zimowy śnieg i zwiększają zamarzanie gleby, mogą zmniejszyć tempo wzrostu lasów w północnym regionie lasów liściastych o 20 procent dzięki ich oddziaływaniu na te drzewa. Wiemy jednak, że żółta brzoza cierpi również na uszkodzenia korzeni w odpowiedzi na zamarzanie gleby, więc nasze szacunki dotyczące zmian w całym wzroście lasów będą prawdopodobnie niskie.

Czy temperatura w cieplejszym sezonie wegetacyjnym może częściowo zrekompensować te szkody, stymulując tempo wzrostu drzew, jak sugerują niektóre badania? Niewiele pracy wykonano, aby zrozumieć, w jaki sposób lasy w sezonowo pokrytych śniegiem regionach zareagują na interaktywne efekty zmian klimatu w różnych porach roku. Aby pomóc wypełnić tę lukę, w 2013 roku w Hubbard Brook przeprowadziliśmy eksperyment dotyczący zmian klimatycznych w różnych porach roku.

W tym projekcie używamy zakopanych kabli grzejnych do ogrzewania gleb leśnych o 5 stopni Celsjusza w okresie bez śniegu od kwietnia do listopada. Zimą używamy kombinacji ocieplenia z zakopanymi kablami grzewczymi i odśnieżaniem w celu wywołania cykli zamrażania i rozmrażania gleby. Nasze dotychczasowe wyniki pokazują, że uszkodzenia korzeni i zmniejszony wzrost drzew spowodowany zimowymi cyklami zamrażania i rozmrażania gleby nie są równoważone przez ocieplenie gleby w sezonie wegetacyjnym.

Nasza praca pokazuje, jak często pomijane zmiany klimatu zimowego mogą wpływać na ekosystemy leśne. Utrata śniegu może zmniejszyć wzrost lasów, pochłanianie dwutlenku węgla i zatrzymanie składników odżywczych, co będzie miało istotne konsekwencje dla zmian klimatu i jakości powietrza i wody przez cały rok.

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w The Conversation przez Andrew Reinmanna i Pamelę Templer. Przeczytaj oryginalny artykuł tutaj.

$config[ads_kvadrat] not found