Miért csökkenhet a hótakaró nagyobb környezeti károkat a jövőben

Az éghajlatváltozás gyakran hőt, aszályt és hurrikánokat képez. De a legutóbbi amerikai Nemzeti Éghajlatváltozás-felmérés szerint, amelyet 2018. november 23-án adtak ki, az elmúlt években a télek háromszor gyorsabban felmelegedtek, mint a nyárak. Ezek a változások szintén jelentős hatást gyakorolnak.

Történelmileg az északi féltekén több mint 50 százaléka télen hótakaró volt. Most a melegebb hőmérséklet csökkenti a téli hótakaró mélységét és időtartamát. Sokan azt feltételezik, hogy a tél a hideg éghajlatú szervezetek számára nyugalmi idő, de évtizedek óta kimutatták, hogy a téli éghajlati viszonyok - különösen a snowpack - fontos szabályozók az erdei ökoszisztémák és az azokban élő szervezetek egészségének.

Különösen az elmúlt évtizedben végzett munkánk azt mutatja, hogy a csökkenő hótakaró károsíthatja a fa egészségét és csökkentheti az erdők levegő- és vízszűrő képességét. Legfrissebb tanulmányunk szerint a téli téli felmelegedés jelentősen csökkentheti a hótakarót az Egyesült Államok északkeleti részén, ami jelentősen csökkenti a fa növekedését és az erdő szén-dioxid tárolását.

Hó, mint egy takaró

Tanulmányozzuk az északi keményfa erdőket, amelyekben a juhar, a sárga nyír és az amerikai bükkfák dominálnak, és 85.000 négyzetkilométerre, Minnesotától és Kanadától délre, a Kanadai Tengerészeti Tartományokig és az Egyesült Államok északkeleti részéig. Ezek az erdők híresek az élénk ősszel. A turisták, a túrázók, a vadászok és a táborozók rajzolásával, valamint a fa- és juharszirup-ipar támogatásával hoznak bevételt. Fontos ökológiai szolgáltatásokat is nyújtanak, mint például a szén tárolása és a víz és a levegő minőségének fenntartása.

Amikor a télen zuhan a térségbe, ahol a hőmérséklet gyakran fagypont alá süllyed, minden faj szigetelésre szorul. A gyökerek és a talajorganizmusok, mint például a rovarok, a hidegtől való védelemre támaszkodva mélyhólyagra támaszkodnak - a hóval borított takaró. Még akkor is, ha a hó elég mély, akkor a talaj fagyhatatlan marad.

A New Hampshire-i Hubbard-patak kísérleti erdőjének hat évtizede végzett kutatása - amely az egyik leghosszabb futó tanulmány volt bárhol - azt mutatja, hogy a téli hócsomag csökken. Más kutatók által végzett kutatások azt mutatják, hogy ha ez a tendencia folytatódik, növeli a talaj fagyás-felolvasztási ciklusainak valószínűségét, ami káros hatással van az erdő egészségére.

Miért van szükség az északi erdőkre?

Több mint 10 éve manipuláltuk a téli hócsomagot a Hubbard Brook-ban, hogy tanulmányozzuk az éghajlatváltozás várható hatásait az északi keményfa erdőkre. Téli kora után minden havazás után kint a szabadban, hogy eltávolítsuk a hóot a kísérleti telkekből. Ezután elemezzük, hogy a szigetelő réteg elveszítése hogyan befolyásolja a fákat és a talajt.

Azt tapasztaltuk, hogy a telken, ahol eltávolítjuk a havat, a fagy egy vagy több lábon lép be a talajba, míg a közeli referenciakeretekben ritkán haladja meg a két hüvelyk mélységét változatlan hócsomaggal. És éppúgy, mint a fagyasztási-olvadási ciklusok a városi utcákban képződnek lyukakat, a talaj fagyasztása megszűnik, és megöli a fa gyökereit, és károsítja a túlélőket.

Ez a gyökérkárosodás ökológiai válaszok kaszkádját váltja ki. A halott gyökerek elbomlanak és a széndioxid veszteségeit serkentik a talajból. A fák kevesebb tápanyagot vesznek fel a talajból, felhalmozódnak a mérgező elemeket az alumíniumban, és kevesebb ágnövekedést hoznak létre. A legfontosabb tápanyag, a nitrogén ki tud mosni a talajból. A talaj rovar közösségek kevésbé bőségesek és változatosak.

Csökkenő Snowpack befolyásolja a fa növekedését

A legutóbbi papírunkban az éghajlati és hidrológiai modelljeink azt mutatják, hogy az északkeleti Egyesült Államok északi részén található erdők területe 95% -kal csökkenhet 2100-ig. Angliában általában hó hónapig télen van. 2100-ig ez a terület egy 2000 négyzet mérföldnél kisebb foltra csökkenhet - körülbelül egyötöde a Vermont méretének.

Ez a csökkenés kétségtelenül károsítja a síelés és a motoros szándékos iparágakat, és az északkeleti utakat több fagyasztási-felolvasztási ciklusnak teszi ki. Ez jelentősen befolyásolja a fa növekedését is.

A hócsomag és a fanövekedés közötti kapcsolat értékeléséhez egy speciális üreges fúrót használtunk, melyet többszörös juharszárból származó szalmaszálú fa magok eltávolítására hívtunk. Mindezen fák természetes téli hócsomagot, vagy öt egymást követő évet tapasztaltak, amelyben eltávolítottuk a korai téli hócsomagot. Amikor a magokat csiszoltuk és mikroszkóp alatt néztük meg, éves növekedési gyűrűket mutattak ki, amelyekkel meg tudtuk érteni, hogy az egyes fák hogyan reagáltak a környezetükre.

Mindössze az első két évben elemzésünk szerint a cukor juharnövekedés 40% -os csökkenést mutatott a snowpack nélküli parcellákon. A növekedési ráták a következő három évben 40–55 százalékkal csökkentek. Ezzel szemben a cukor juharfákban nem volt növekedési visszaesés referenciaállomásainkban, ahol a hófákkal borított gyökerek közepén voltak. Ezek az eredmények összehasonlíthatók a gyökér mortalitással, amit a többi kutató megfigyelt egy korábbi hóeltakarítási kísérletben a Hubbard Brook-ban.

A Hubbard Brook-ban a cukor juharok több mint a fele az éves biomassza-felhalmozódásnak. Következésképpen az éghajlatváltozás, amely csökkenti a téli hócsomagot, és növeli a talaj fagyasztását, az északi keményfa erdőterületének 20% -kal csökkenti az erdőnövekedési rátákat, csak ezekre a fákra gyakorolt ​​hatásuk révén. Tudjuk azonban, hogy a sárga nyír is a talajfagyasztás hatására gyökérkárosodást szenved, ezért a teljes erdei növekedés változásának becslése valószínűleg alacsony lesz.

A melegebb termesztési időszakok hőmérséklete legalább részben kompenzálja-e ezt a kárt azáltal, hogy ösztönzi a fák növekedésének ütemeit, ahogy azt egyes kutatások szerint? Nagyon kevés munkát végeztek annak érdekében, hogy megértsük, hogy a szezonálisan hóval borított régiók erdői hogyan reagálnak az éghajlatváltozás interaktív hatásaira az évszakok során. Ennek a hiánynak a kitöltéséhez 2013-ban hoztuk létre a Hubbard Brookban az Éghajlatváltozás Évszakai Kísérletét.

Ebben a projektben apró fűtőkábeleket használunk a meleg erdei talajokhoz 9 fokos Fahrenheit (5 Celsius fok) alatt az áprilistól novemberig tartó hómentes időszakban. Télen a felmelegedés kombinációját használjuk az eltemetett fűtőkábelekkel és a hótakarással, hogy a talaj fagyás-felolvasztási ciklusokat indítsuk el. Az eddigi eredményeink azt mutatják, hogy a talajfagyasztás-olvadás ciklusok által okozott gyökérkárosodást és csökkent fás növekedést nem ellensúlyozza a termesztési időszakban a talaj felmelegedése.

Munkánk azt mutatja be, hogy a téli éghajlat változásainak gyakran elhanyagolható változása milyen hatással lehet az erdei ökoszisztémákra. A hócsomag elvesztése csökkentheti az erdő növekedését, a szén-dioxid-megkötést és a tápanyag-visszatartást, ami jelentős hatással lesz az éghajlatváltozásra, valamint a levegő és a víz minőségére egész évben.

Ezt a cikket eredetileg Andrew Reinmann és Pamela Templer The Conversation című kiadványában tették közzé. Olvassa el az eredeti cikket itt.