Ekstrem smeltesæson fører til årtier lange økosystemændringer i den antarktiske polarørken

En unormal sæson med intens glacial afsmeltning i 2002 udløste adskillige tydelige ændringer i de fysiske og biologiske karakteristika af Antarktis McMurdo Dry Valleys i løbet af det efterfølgende årti, viser ny forskning ledet af University of Colorado Boulder.

Resultaterne tyder på, at selv pludselige, kortvarige klimabegivenheder kan forårsage langsigtede ændringer i polarområder, der udfolder sig over flere år og efterfølgende ændrer den overordnede bane for et økosystem.

Den nye forskning vises i dag i tidsskriftet Naturens økologi og evolution .

McMurdo Dry Valleys (MDV) er den største isfrie region i Antarktis og betragtes som et polar ørkenmiljø på grund af deres lave luftfugtighed og knappe nedbør. Nu på sit 25. år, National Science Foundations McMurdo Dry Valleys Long-Term Ecological Research (LTER) har leveret en kontinuerlig multi-årti registrering af atmosfæriske og økologiske data på MDV-forskningsstedet.

Mellem 1987 og 2000, MDV-regionen oplevede en periode med afkøling, hvor den gennemsnitlige sommertemperatur faldt støt, mens solstrålingen gradvist steg. Tendensen resulterede i forventede ændringer af de fleste biologiske variabler, herunder nedsat vandløb og øget tykkelse af permanente isdække på søer.

I 2002 imidlertid, MDV oplevede en unormalt varm og solrig sommersæson, udløste den største mængde issmeltevand siden 1969. Den pludselige begivenhed medførte talrige ændringer i søerne, vandløb og jordbund af MDV i løbet af det følgende årti.

"Dette oversvømmelsesår var omdrejningspunktet, " sagde Michael Gooseff, en fellow i CU Boulder's Institute of Arctic and Alpine Research (INSTAAR) og den ledende investigator for MDV LTER-projektet. "Før det alle fysiske og biologiske indikatorer havde bevæget sig i samme retning."

I stedet for en tæt korreleret ændring, imidlertid, biologiske reaktioner på sæsonen 2002 varierede og, i nogle tilfælde, haltet år tilbage. For eksempel, forskerne fandt ud af, at en tidligere aftagende dominerende jordart steg langsomt efter oversvømmelsesåret, mens en sjældnere art reagerede mere positivt på fugtpulsen og så befolkningstilvækst overføres til de efterfølgende somre.

"Langsigtede optegnelser er afgørende for at forstå, hvordan og hvornår samfund af organismer kan reagere sammen eller som individuelle arter, når de står over for pludselige ændringer i deres miljø, " sagde Ross Virginia, direktør for Institute of Arctic Studies ved Dartmouth College og medforfatter til undersøgelsen. "Når klimaet ændrer sig i de tørre dale, disse slags biotiske reaktioner og interaktioner vil forme dens fremtidige biodiversitet."

Paul Cutler, NSF-programmedarbejderen for de to LTER'er i Antarktis, bemærkede, at disse resultater understreger værdien af ​​at indsamle data over årtiers tidsskalaer.

"Den naturlige verden fungerer på ikke-lineære måder og på mange forskellige tidsskalaer, fra daglige cyklusser til processer, der tager århundreder, " sagde Cutler. "LTER'erne er medvirkende til at måle og dechifrere disse kompleksiteter for at informere grundlæggende forståelse af økosystemers funktion og for at forfine forudsigelser om fremtiden for kritiske økosystemer, især i områder som de tørre dale, som opretholder en gammel, men potentielt delikat økologisk balance."

Resultaterne tyder på, at betydelige transformationer af antarktiske økosystemer er undervejs nu og fortsat vil blive påvirket af fremtidige klimabegivenheder.

"En enkelt ekstrem smeltesæson førte til et asynkront mønster, " sagde Gooseff, som også er lektor i CU Boulders Institut for Civil, Miljø- og Arkitektteknik. "Det kan være det pludselige, kortvarige begivenheder, der opstår som reaktion på klimaændringer, der forårsager langsigtede ændringer af fysiske og biologiske aspekter af polære økosystemer."