Klimaforandringerne forstyrrer allerede amerikanske skove og kyster, beviser på 5 langsigtede forskningssteder viser

Rekordfulde hedebølger og tørke har efterladt vestkystens floder dødeligt varme for laks, bogstaveligt kogte millioner af muslinger og muslinger i deres skaller og efterlod skove klar til at brænde. Den ekstraordinære sværhedsgrad af 2021's varme og tørke, og dens ild og oversvømmelser, har mange mennesker spørgsmålstegn ved, om klimaændringer, drevet af menneskelige handlinger, går endnu hurtigere frem, end undersøgelser har forudsagt, og hvad det betyder for fremtiden.

Som økologer, vi har set klimaændringer udspille sig gennem årtier på langsigtede forskningssteder i skove, marker og kystområder i hele USA

En nylig serie på fem artikler i tidsskriftet økosfære præsenterer mere end 25 casestudier fra disse websteder, giver et unikt perspektiv på de forandringer, der er i gang, og hvad der er sandsynligt forude, når planeten fortsætter med at varme.

Her er øjebliksbilleder af, hvad vi ser førstehånds på National Science Foundations websteder for langsigtet økologisk forskningsnetværk, fra effekten af ​​stigende brande i Oregon's Cascades til skiftende havliv ud for Maines kyst, og overraskende robusthed i Baltimores byskove.

Skove i det nordvestlige Stillehav

I Cascade-bjergene i det nordvestlige Stillehav, videnskabsmænd har sporet ændringer i H.J. Andrews Experimental Forest, en 16, 000 hektar stor vandskel, i 70 år. Skoven er en blanding af ikonisk gammel hemlock, cedertræer og douglasgraner, mange af dem 400 til 500 år gamle; stejlt terræn; hurtig, koldt rindende vandløb; og en snert af skovplantager.

Selvom det er fristende at se varighed i en gammel skov, klimaet kan overskride tærskler, skubbe selv disse økosystemer domineret af langlivede træer ind i forhold uden for noget, de har oplevet.

I det kommende århundrede, den stigende temperatur forventes at forlænge sommerens tørker og øge vinterens oversvømmelser, da sneen smelter hurtigere eller falder som regn.

Som resultat, vi forventer hyppigere og mere alvorlige skovbrande, flere træer dør og forskydninger i vandløbs- og landøkosystemer. Nye arter, såsom tømmerulve, vil sandsynligvis flytte ind, mens nogle hjemmehørende arter, såsom den nordlige plettede ugle, forsvinde. Vi vil sandsynligvis også se ændringer i offentlige værdier og arealforvaltning, som enten kan hjælpe eller skade arternes overlevelse.

Disse ændringer vil interagere med hinanden i overraskende, måske utænkeligt, måder. De biologiske reaktioner på ændringer i de fysiske systemer har, så langt, været subtil og variabel, men det kan ændre sig. Selv med rekorder, der går mere end 70 år tilbage, størrelsen og retningen af ​​fremtidige ændringer er stort set usikker - vi kan forudse nogle ændringer, men der kan være vendepunkter og interaktioner, som vi endnu ikke forstår.

Østlige skove - landlige og bymæssige

I det nordøstlige USA, skovene er yngre, fordi mennesker har brugt jorden længere og på mere intense måder. Ved Hubbard Brook Experimental Forest i de hvide bjerge i New Hampshire, økosystemet har vist en bemærkelsesværdig modstandsdygtighed over for forstyrrelser.

Det blev etableret af Skovvæsenet i 1955, og tidlig forskning omfattede rydning af hele vandskel for at studere indvirkningen på vandkvaliteten og økosystemerne.

Nuværende forskning der fokuserer på, hvorvidt denne evne til modstandskraft er blevet forringet af klimaændringer, syreregn, invasion af skadedyr og patogener og den ubønhørlige march af klimavandrende arter, såsom eg og fyrretræ, der kan fortrænge sukkerahorn og bøg, der i øjeblikket dominerer skoven.

Disse nylige resultater tyder på, at om 50 år, disse nordlige løvtræsskove vil sandsynligvis stadig ligne de samfund, vi ser i dag, med sukkerahorn og bøg, der dominerer en lukket baldakinskov. Imidlertid, skovvækstens og træarters reaktioner på forandringens drivkræfter tyder nu på, at deres modstandskraft kan blive overvældet mod slutningen af ​​det 21. århundrede, resulterer i en skov med markant anderledes struktur og tjenester.

Dette kan komme som en overraskelse, men ved at sammenligne forskningssteder i byskov, som et netværkssted i Baltimore, med landlige skove, vi har fundet ud af, at nogle byskove faktisk kan være mere modstandsdygtige. I samme papir, der beskriver modstandsdygtigheden ved Hubbard Brook, forskere diskuterer, hvordan skove i de midt-atlantiske og sydøstlige regioner i USA har oplevet ændringer i biodiversiteten på grund af brandbekæmpelse og høje hjortebestande, der ikke påvirker naturområder i byer så meget. Disse ændringer reducerer disse skoves modstandskraft, resulterer i tab af eg og en række biodiversitet og økosystemtjenester forbundet med disse arter.

Midtvestlige marker

Kellogg Biological Station i det sydvestlige Michigan er det eneste langsigtede økologiske forskningssted i landbrugsmiljøer. Insekter, og hvordan de kan ændre sig i en varm fremtid, er en bekymring.

Forskning her viser, hvordan ankomsten af ​​invasive rovdyr har ændret indfødte og eksotiske rovdyr- og byttesamfund på måder, der kan gøre økosystemerne mindre modstandsdygtige. Invasive arter har potentialet til at omforme interaktioner mellem hele samfund, igen at påvirke økosystemfunktion og økosystemtjenester.

Ligesom skiftende klimamønstre, flytning af arter uden for deres oprindelige udbredelsesområde kan have dybtgående konsekvenser for biodiversiteten og funktionen af ​​samfund i de invaderede områder. I landbrugets økosystemer i det nordlige centrale USA, successive invasioner af eksotiske bille-rovdyr har påvirket samfundets struktur og økosystemprocesser med vidtrækkende effekt på både naturlige og forvaltede økosystemer. Nu er spørgsmålet, om det ændrede klima vil påvirke insektsamfund, med implikationer for skadedyrsbekæmpelse og tab af hjemmehørende arter

Skiftende havliv i Atlanterhavet

Ændringer i biodiversiteten er især dynamiske i kystnære havområder.

I 2012 en forsker rapporterede at have set en blå krabbe, Callinectes sapidus , svømning i flodmundingen af ​​Plum Island Ecosystem Long-Term Ecological Research site, en flodmunding i det nordøstlige Massachusetts kalder vi PIE. Stedet ligger i det køligere vand i Maine-bugten og 114 km nord for den historiske nordlige grænse for blå krabber.

Derefter, i 2014, en mandlig spillemandskrabbe, Minuca pugnax , dukkede op. Som den blå krabbe, dens historiske nordlige grænse var syd for PIE. Feltundersøgelser viste, at spillemandskrabber nu ikke kun var i PIE, men så langt nordpå som Maine.

Den nordlige forskydning af disse krabbers habitat, når vandet opvarmes, afspejler, hvad forskerne ser for marine arter globalt, når de globale temperaturer stiger.

Flytning af arter til ikke-hjemmehørende områder, enten som en indført art eller via klimadrevne udbredelsesskift, repræsenterer en biologisk forstyrrelse i systemet. Hvad det vil betyde for disse arter i fremtiden, og strukturen, funktion og tjenester af økosystemer, de bevæger sig ind i, er mindre klar. Kystnære marine økosystemer er særligt dynamiske, og vores kolleger på steder i Massachusetts, Virginia, Georgien, Florida og Californien hjælper os med at forstå og forudsige disse effekter.

Spor ændringer i dag for at reagere på fremtiden

These snapshots reflect changes elsewhere across the Long-Term Ecological Research Network.

The network has roughly 2, 000 researchers at 28 sites around the country as well as in Antarctica and on a Pacific coral reef. Together they represent thousands of years of on-the-ground observation and experimentation. Their research feeds into global climate analysis, like the Intergovernmental Panel on Climate Change report expected to be released on Aug. 9, 2021.

Predicting the future of ecosystems is difficult, particularly under an accelerating force like climate change. These extensive long-term datasets, with everything from changes in soil nutrients to the growth and decline of animal species, provide insight into the changes underway to guide responses for the future.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.