_ Cercetătorii fac lumină asupra schimbărilor rapide în ecosistemele arctice și boreale

Latitudinile arctice și boreale se încălzesc mai repede decât orice altă regiune de pe Pământ. În trei noi studii, oamenii de știință ai sistemului Pământului de la Universitatea din California, Irvine raportează modul în care ecosistemele din aceste regiuni se schimbă.

Într-un studiu publicat în Global Change Biology, o echipă condusă de Ph. D. candidatul Jinhyuk Kim de la laboratorul lui James Randerson, profesor de știința sistemului Pământului, dezvăluie modul în care incendiile de vegetație cresc ratele de fotosinteză în Canada și Alaska.

Ei constată că incendiile în creștere distrug pădurile de molid negru care cresc relativ încet și contribuie la stratul organic al solurilor subiacente. În multe zone, arbuști și copaci de foioase, cum ar fi salcia și aspenul, se deplasează după un incendiu. Aceste plante au un metabolism mult mai mare, ceea ce înseamnă că se pot stabili mai repede decât molidul.

În 2023, Canada a cunoscut cel mai devastator sezon al incendiilor de pădure, cu peste 46 de milioane de acri arse. Lucrările autorilor sugerează că aceste incendii pot accelera schimbările în pădurile din nord, care sunt deja în desfășurare din cauza schimbărilor climatice.

„Observăm niveluri mai ridicate de fotosinteză care persistă decenii după incendiu”, a spus Kim. „În loc ca pădurea de conifere veșnic verzi să se întoarcă imediat, în unele regiuni, vedem o înlocuire pe termen lung a acestor păduri cu specii cu creștere mai rapidă.”

Cu cât există mai multă fotosinteză, cu atât mai multe plante pot. elimina dioxidul de carbon din atmosfera. O presupunere este că acest lucru ar putea crea un rezervor pentru dioxid de carbon și poate ajuta la temperarea încălzirii globale.

„Dar pentru că ați ars carbonul stocat în plante și în solurile lor organice, chiar și creșterea fotosintezei pe care o observăm. nu se traduce neapărat în mai multă stocare a carbonului pe termen lung”, a spus Kim. „Tendințele de creștere ale incendiilor de vegetație au implicații semnificative pentru compoziția speciilor de pădure și funcția ecosistemului, dar probabil afectează negativ absorbantul de carbon terestru. De aceea este important să studiem modul în care peisajul în schimbare de la incendiu și încălzire influențează diferite aspecte ale ciclului carbonului terestru.”

Pentru a măsura viteza de schimbare a fotosintezei în plantele boreale, Kim și echipa sa au folosit date de la sateliții Orbiting Carbon Observatory 2 care urmăresc fluorescența plantelor pentru a le folosi ca proxy pentru fotosinteză.

„Este o măsurătoare mai recentă pe care am reușit să o observăm la nivel global”, a spus Kim, care a explicat că utilizarea măsurătorilor de fluorescență este o abordare nouă pentru măsurarea fotosintezei. „Avem, de asemenea, această serie de timp lungă de acoperire a terenului de la Landsat și putem să ne uităm la modul în care incendiile schimbă acoperirea plantelor terestre și apoi le putem lega de schimbările semnalului de fluorescență indus de soare. Descoperim că incendiile de pădure modifică acoperirea terenului, care, la rândul său, poate spori caracterul sezonier al fluxurilor de carbon la scară spațială mare.”

Kim a adăugat că este un semn al ecosistemelor instabile în care tipurile de plante din regiune se schimbă rapid.

Într-un alt studiu al unei echipe condusă de Ph.D. candidata Allison Welch, cercetătorii descriu ce fel de plante se extind în tundra arctică și alpină.

„Odată cu creșterea temperaturilor și a activității incendiilor sălbatice, observăm o creștere crescută a arbuștilor de foioase mai mari”, a spus Welch, a cărei echipă a studiat cinci situri diferite de tundra alpină pentru cercetare, care apare în Arctic, Antarctic, and Alpine Research.

„Am găsit o creștere crescută a arbustilor unei specii specifice numită arin”, a spus Welch, care lucrează în laboratorul Claudiei Czimczik, profesor de știință a sistemului Pământului. „Și doar a crescut productivitatea vegetației în general la aceste locuri”.

Echipa lui Welch a raportat, de asemenea, o scădere a grosimii stratului organic - stratul superior al solului caracterizat printr-un conținut ridicat de carbon organic - la locurile lor din tundra. Straturile organice mai puțin adânci, a explicat Welch, înseamnă că există mai puțină izolație pentru permafrostul arctic subiacent. Permafrostul transportă rezerve vaste de materie organică înghețată, care, dacă este dezghețată, se poate descompune și elibera în atmosferă gaze care încălzi planeta, cum ar fi dioxidul de carbon. „Dacă aveți un strat organic sănătos, probabil că veți promova stabilitatea permafrostului”, a spus Welch.

În cel de-al treilea studiu, publicat în Geophysical Research Letters, o echipă condusă de Ph.D. candidatul Hui Wang, care lucrează în Departamentul de Știință a Sistemului Pământului cu Prof. Alex Guenther, a obținut măsurători pe teren și apoi a efectuat simulări pe computer pentru a descrie modul în care, pe măsură ce ecosistemele arctice se confruntă cu un climat care se încălzește, emisiile moleculei de izopren cresc la rate care sunt mult mai mare decât se anticipa.

„Această schimbare va schimba indirect climatul”, a spus Wang. Asta pentru că izoprenul afectează formarea de ozon, aerosoli și nivelurile de metan din aer. Aerosolii afectează formarea norilor, care pot influența, la rândul lor, clima locală. Iar plantele, a explicat Wang, eliberează mai mult izopren atunci când vremea este mai caldă.

Modificările raportate în studii indică ecosistemele arctice-boreale care se schimbă rapid ca răspuns la incendii și încălzire.

„Putem vedea că mediul este instabil și că există complexe interacțiunile nu numai din comunitățile de plante în schimbare, ci și răspunsurile acestor plante la schimbarea rapidă a climei. Acestea au consecințe asupra mediului și a sistemului Pământului în general, așa că este ceva important pe care trebuie să-l înțelegem mai bine”, a spus Kim.

(Fluierul)