Arktičke i borealne geografske širine se zagrevaju brže nego bilo koji drugi region na Zemlji. U tri nove studije, naučnici Zemljinog sistema sa Univerziteta Kalifornije Irvine izveštavaju o tome kako se ekosistemi u ovim regionima menjaju.
U studiji objavljenoj u Global Change Biology, tim predvođen doktorom nauka o Zemljinom sistemu. Kandidat Jinhiuk Kim iz laboratorije Džejmsa Randersona, profesora nauke o Zemljinom sistemu, otkriva kako šumski požari povećavaju stopu fotosinteze u Kanadi i Aljasci.
Otkrili su da sve veći požari uništavaju šume crne smrče koje rastu relativno sporo i doprinose organskom sloju tla ispod. U mnogim oblastima, listopadno žbunje i drveće, poput vrbe i jasike, useljava se nakon požara. Ove biljke imaju mnogo veći metabolizam, što znači da se mogu uspostaviti brže od smrče.
Kanada je 2023. doživela najrazorniju sezonu požara, sa preko 46 miliona hektara izgorelo. Rad autora sugeriše da ovi požari mogu ubrzati promene u severnim šumama koje su već u toku zbog klimatskih promena.
„Vidimo više nivoe fotosinteze koji traju decenijama nakon požara“, rekao je Kim. „Umesto da se zimzelena šuma četinara odmah vrati, u nekim regionima vidimo dugoročnu zamenu ovih šuma vrstama koje brže rastu.
Što je više fotosinteze, više biljke mogu ukloniti ugljen-dioksid iz atmosfere. Jedna od pretpostavki je da bi ovo moglo stvoriti ponor za ugljen-dioksid i pomoći u ublažavanju globalnog zagrevanja.
„Ali pošto ste sagoreli ugljenik uskladišten u biljkama i njihovim organskim zemljištima, čak i povećanje fotosinteze koje primećujemo ne mora da se prevede u više skladištenja ugljenika na duži rok“, rekao je Kim. „Povećani trendovi šumskih požara imaju značajne implikacije na sastav šumskih vrsta i funkciju ekosistema, ali verovatno negativno utiču na ponor ugljenika sa kopna. Zbog toga je važno proučiti kako promena pejzaža od šumskih požara i zagrevanja utiče na različite aspekte kruženja ugljenika na kopnu.“
Da bi izmerili promenu stope fotosinteze u borealnim biljkama, Kim i njegov tim su koristili podatke sa satelita Orbiting Carbon Observatori 2 koji prate fluorescenciju biljaka da bi ih koristili kao zamene za fotosintezu.
„To je novije merenje koje smo mogli da posmatramo globalno“, rekao je Kim, koji je objasnio da je korišćenje merenja fluorescencije novi pristup merenju fotosinteze. „Imamo i ovu dugu vremensku seriju pokrivanja zemljišta od Landsata, i možemo pogledati kako požari menjaju pokrivač kopna, a zatim ga povezati sa promenama u fluorescentnom signalu izazvanom sunčevim zracima. Otkrili smo da šumski požari menjaju pokrivač zemljišta, što zauzvrat može poboljšati sezonskost tokova ugljenika na velikim prostornim skalama.“
Kim je dodao da je to znak nestabilnih ekosistema u kojima se vrste biljaka u regionu brzo menjaju.
U drugoj studiji tima predvođenog doktorom nauka o Zemljinom sistemu. kandidata Allison Velch, istraživači opisuju kakve biljke se šire u arktičku i alpsku tundru.
„Sa povećanjem temperatura i aktivnošću šumskih požara, vidimo povećan rast većeg, listopadnog grmlja“, rekao je Velč, čiji je tim proučavao pet različitih alpskih tundre za istraživanje, koje se pojavljuje u Arktiku, Antarktiku i Alpskom istraživanju.
„Otkrili smo povećan rast žbunja specifične vrste zvane jova“, rekao je Velč, koji radi u laboratoriji Klaudije Czimčik, profesorke nauke o Zemljinom sistemu. „I samo povećana produktivnost vegetacije uopšte na ovim lokacijama.“
Velčov tim je takođe prijavio smanjenje debljine organskog sloja – najgornjeg sloja tla koji karakteriše visok sadržaj organskog ugljenika – na njihovim lokacijama u tundri. Plići organski slojevi, objasnio je Velč, znače da postoji manje izolacije za osnovni arktički permafrost. Permafrost nosi ogromne rezerve smrznute organske materije, koja, ako se odmrzne, može da se razgradi i oslobodi gasove koji zagrevaju planetu poput ugljen-dioksida u atmosferu. „Ako imate zdrav organski sloj, verovatno ćete promovisati stabilnost permafrosta“, rekao je Velč.
U trećoj studiji, objavljenoj u Geophisical Research Letters, tim predvođen dr. Kandidat Hui Vang, koji radi na Odeljenju za nauku o zemaljskim sistemima sa prof. Aleksom Ginterom, dobio je terenska merenja, a zatim pokrenuo kompjuterske simulacije da bi opisao kako, kako arktički ekosistemi doživljavaju klimu zagrevanja, emisije molekula izoprena eskaliraju brzinom koja je daleko veći od očekivanog.
„Ova promena će indirektno promeniti klimu“, rekao je Vang. To je zato što izopren utiče na formiranje ozona, aerosola i nivoa metana u vazduhu. Aerosoli utiču na formiranje oblaka, što zauzvrat može uticati na lokalnu klimu. A biljke, objasnio je Vang, oslobađaju više izoprena kada je toplije vreme.
Promene prijavljene u studijama ukazuju na arktičko-borealne ekosisteme koji se brzo menjaju kao odgovor na požare i zagrevanje.
„Ove tri studije su primeri kako se Arktik menja brže nego što se ranije očekivalo“, rekao je Czimczik, koautor Velčovog rada. „Povećanje aktivnosti šumskih požara, preko svog uticaja na sastav vegetacije, ima potencijal da ubrza otapanje permafrosta iznad stopa koje smo očekivali od promene klime.“
„Vidimo da je životna sredina nestabilna i da postoje složene interakcije ne samo iz menjajućih biljnih zajednica, već i odgovora tih biljaka na klimu koja se brzo menja. To ima posledice po životnu sredinu i ukupan Zemljin sistem, tako da je to nešto važno da moramo bolje da razumemo“, rekao je Kim.
