Analyse viser, at amerikanske økosystemer flytter sig hundredvis af kilometer nordpå

Hele økosystemer flytter sig dramatisk nordpå i Great Plains, et fænomen, der sandsynligvis er forbundet med menneskelig påvirkning såsom klimaændringer, siger ny University of Nebraska-Lincoln forskning, der analyserede næsten 50 års værdi af data om fuglefordelinger.

Den nordligste økosystemgrænse flyttede sig mere end 365 miles nordpå, med den sydligste grænse, der bevæger sig omkring 160 miles fra grundlinjen fra 1970.

Resultaterne kunne informere om udviklingen af ​​et system til tidlig advarsel, der ville give landforvaltere årtier til at forberede sig på økosystemskift eller kollaps, give dem mulighed for at imødekomme eller fremme forandringen i stedet for blot at reagere, sagde forskerne.

Tidlig advarsel, længe sirenesangen efter ekstreme vejrbegivenheder såsom tornadoer, er ligeledes et spirende mål inden for økologi. Økologer troede længe, ​​at økosystemer reagerer på eksternt pres - klimaforandringer, invasive arter - i særpræg, stort set uforudsigelige måder.

Men teamets nye undersøgelse, offentliggjort 24. juni i tidsskriftet Natur klimaændringer , formået at kvantificere den rumlige komponent i denne ændring for første gang. Derved, det tyder på, at økologiske reaktioner er meget mere ordnede og forudsigelige end tidligere antaget.

"Hvis vi kan arbejde hen imod forebyggelse (af ændringer), vi kommer til at spare os selv for mange penge og tid, " sagde Caleb Roberts, hovedforfatter og postdoc-forsker ved Nebraska. "Vi behøver ikke at bekymre os om specifikke truede arter, måske, fordi vi vil beskytte det system, de har brug for."

For at nå frem til deres konklusioner, forskerne analyserede 46 års fugledata indsamlet til North American Breeding Bird Survey, et U.S. Geological Survey-program designet til at spore fuglebestande. Denne undersøgelse omfattede mere end 400 fuglearter fundet inden for et 250-mile bredt transekt, der strækker sig fra Texas til North Dakota.

Holdet adskilte derefter fuglearter i grupper baseret på deres kropsmasser og ledte efter huller i fordelingen af ​​grupperne. Disse huller fungerer effektivt som DNA-signaturen for et økosystem, sagde medforfatter Craig Allen, giver teamet mulighed for at identificere, hvor et økosystem slutter og et andet begynder.

Ved at analysere den geografiske bevægelse af de forskellige kropsmassesignaturer i løbet af den 46-årige periode, holdet formåede at måle, hvor meget og hvor hurtigt hvert økosystem skiftede nordpå.

"Alt (disse pauser) siger er, at der er mange dyr med den lille kropsstørrelse; så er der et hul uden noget i denne mellemkropsstørrelse; så har du en anden gruppe og en anden gruppe, "sagde Allen, direktør for universitetets Center for Resiliens i Arbejdende Landbrugslandskaber. "Og da disse afspejler skaladomænerne i et økosystem, det er som en signatur - DNA'et - af et givet økosystem."

Over deres studieområde, og over tid, forskerne identificerede tre forskellige økosystemgrænser, med et fjerde – og dermed et fjerde økosystemregime – der dukkede op i det sidste årti.

Det faktum, at den nordligste grænse flyttede sig mere end den sydligste modpart afspejler et veldokumenteret fænomen kendt som arktisk forstærkning, tyder på, at klimaændringer er på spil, sagde forskerne. Men bevægelsen er også på linje med andre globale forandringsdrivere, der inkluderer naturbrandtendenser; invasionen af ​​træagtige planter såsom østlige røde cedertræer; energiudvikling; konvertering af landbrugsjord; og urbanisering.

"Som de fleste ting inden for økologi, (disse skift) har sandsynligvis flere årsager, " sagde Allen. "Og jeg synes, det er ret vanskeligt at prøve at adskille, sige, træinvasion fra klimaændringer, fordi det har at gøre med brand men også med skiftende klima. Alle disse ting hænger meget sammen."

Græsarealer er det mest truede økosystem i verden, Roberts sagde, delvist på grund af træplanteindgreb. Det indgreb, han sagde, er noget folk kan arbejde på at kontrollere ved at øge forbrændingen, øget træfjernelse og faldende beplantning.

"Det er alle ting, vi kan gøre og bruge den tidlige advarsel til at sige, 'Vi kommer til kanten af ​​dette græsarealers modstandsdygtighed. Det er ved at kollapse, især i vores område. Hvad kan vi gøre for at stoppe det?' Det er den slags kraft, dette værktøj ville have, " sagde han. "Du behøver ikke vente, indtil det kommer til dig. Man kan se det komme og handle præventivt."

Når jordforvaltere venter, indtil problemet kommer til deres bagdør, Allen sagde, det er ofte for sent at ændre resultatet. I betragtning af at det haster, forskerne planlægger at udvide rækkevidden af ​​deres økosystemanalyser både mod øst og vest - potentielt samle skovområder og bjergkæder - samtidig med at de yderligere afklarer, hvordan naboøkosystemer bevæger sig i forhold til hinanden og i forhold til globale drivkræfter.

Til sidst, sagde forskerne, de agter at udvikle værktøjer, der kan bruges af landforvaltere og bevarere, lige fra privat industri til militæret.

"Vi arbejder tæt sammen med en lang liste af partnere for at forstå, hvordan man navigerer i disse typer overgange og øger effektiviteten af ​​bevaringsinvesteringer, " sagde Dirac Twidwell, lektor i agronomi og gartneri. "Store overgange skal ikke undervurderes. Gendannelse af det tabte har vist sig ekstraordinært svært, når udfordringen spænder over store geografiske regioner."