Hvordan Jorden ændrer sig på tværs af forskellige økosystemer

Klimaændringer er et kompliceret fænomen med en række både pludselige og gradvise virkninger, som videnskabsmænd arbejder hårdt på at afdække. Nye resultater om, hvordan forskellige økosystemer reagerer på et skiftende klima, som stammer fra langsigtet forskning udført gennem National Science Foundations 40 år gamle Long-Term Ecological Research (LTER) program, er nu blevet offentliggjort i en række artikler i tidsskriftet BioScience .

UC Santa Barbaras Santa Barbara Coastal (SBC) LTER og Moorea Coral Reef (MCR) LTER er blandt de 28 steder rundt om i verden, hvor langsigtet forskning giver betydelig indsigt.

"At skelne mellem klimaændringseffekter som følge af en stigning i hyppigheden af ​​pludselige begivenheder og gradvise retningsændringer kræver et langsigtet perspektiv," sagde Dan Reed, forskningsbiolog ved UC Santa Barbaras Marine Science Institute og en af ​​grundlæggerne af SBC LTER . "Forskning på LTER-steder er godt rustet til at undersøge begge disse typer af klimaændringsfænomener, fordi den kombinerer langsigtede observationsdata for at dokumentere mønstre for rumlige og tidsmæssige ændringer med eksperimenter og målrettet prøveudtagning for at identificere de biologiske og fysiokemiske mekanismer, der producerer de observerede ændringer."

Blandt de oplysninger, der indsamles på LTER-stederne, er data om ændringer i luft- og vandtemperatur, nedbør, havniveau, nye forstyrrelser, ændret primærproduktion, øget kredsløb af organisk og uorganisk materiale og ændringer i befolkninger og samfund.

Klimaændringer producerer suiter med forskellige og ofte unikke påvirkninger forskellige steder. Resultaterne præsenteret i BioScience LTER-serien udforsker, hvordan klimaændringer ser ud på tværs af fire hovedøkosystemer:skov og ferskvand, tørområder, kystnære områder og hav.

"Mange kystnære økosystemer er defineret af strukturdannende fundamentarter, som spiller en uforholdsmæssig vigtig rolle i at bestemme systemets økologiske egenskaber og deres socioøkonomiske fordele," sagde Reed.

På SBC LTER spiller kæmpe tang en overordnet rolle i farvandet lige ud for Santa Barbara og skaber undersøiske skove, der er blandt de mest produktive økosystemer i verden. Klimaændringer påvirker denne produktivitet i form af stigende havtemperaturer og storme, der kan påvirke de flygtige tangers evne til at etablere sig og tiltrække samfund af fisk og andre havdyr, der kalder disse skove hjem.

I mellemtiden repræsenterer MCR LTER, der ligger i Fransk Polynesien, et af de mest biodiverse økosystemer i ordet, takket være dets grundarter - koraller, der bygger rev. Klimaændringer her påvirker primært vandtemperaturen, hvilket i stigende grad resulterer i "blegning" af koraller, som sulter ihjel, når varmestress får dem til at miste deres symbiotiske alger. Kraftigere storme ødelægger også det levested, som mange organismer kalder hjem.

"Mens stærke storme har været en stor forstyrrelse for koraller gennem deres geologiske historie, er episoder med massekorallblegning fra marine hedebølger et nyligt fænomen, der er stigende i sværhedsgrad og hyppighed, efterhånden som klimaændringer opvarmer havet," sagde Russ Schmitt, en professor af økologi i UCSB's afdeling for økologi, evolution og havbiologi og ledende hovedefterforsker af MCR LTER-stedet i UCSB's Marine Science Institute.

"Vores papir undersøger resultater fra LTER-forskning i tangskove, koralrev, tidevandsmoser, strandenge, mangroveskove og barriereøer, der demonstrerer, hvordan klimaændringer ændrer overfloden og ydeevnen af ​​kystbaserede arter for at påvirke økologiske egenskaber og tjenester for hele kystnære områder. økosystemer," sagde Reed. "Vi diskuterer, hvordan den integrerede forskningstilgang, der deles af LTER-steder, har været særlig effektiv til at kvantificere, i hvilket omfang kystøkosystemer er i stand til at modstå og komme sig fra forskellige former for klimaændringer og deres evne til at tilpasse sig klimaændringer på lang sigt. "

Andre artikler i serien koncentrerer sig om tørlandøkologi, hvor opvarmning kombineret med tørkecyklusser i flere årtier har forbedret oversvømmelser og naturbrande, ændret ressourcetilgængelighed, plantesamfundsstruktur, mens alvorlige tørkeperioder, naturbrande og støvhændelser har forværret luftforurening.

I skove og ferskvandsområder diskuterer resultaterne effekter på artssammensætning og økosystemfunktion. Dette sker gennem komplekse interaktioner, kaskadeeffekter og tilbagekoblinger til klimasystemet som følge af ændret strømningsstrøm og ændringer i økosystemprocesser såsom primærproduktion, kulstoflagring, vand- og næringsstofkredsløb og samfundsdynamik.

I havet forårsager klimaændringer relativt brede fysiske ændringer i pelagiske økosystemer, såsom øgede havtemperaturer, ændret lagdeling af overfladelag og faldende havis, som producerer varierede økologiske reaktioner.