Tag varmen:Ørkenregioner kan muligvis bedre informere fremtiden for globale tempererede zoner drevet af klimaændringer

Når det kommer til verdens klima, er Jorden i det seneste årti blevet ved med at sende os sit sommersirenekald.

Årligt har det mest været et tilfælde af at tage hensyn til varmen, og gentage. Ifølge NASA har nitten af ​​de varmeste år fundet sted siden 2000, med 2016 og 2020 bundet til de varmeste nogensinde nogensinde. Denne sommer skaber allerede verdensomspændende overskrifter, hvor Storbritannien brænder over 40 grader Celsius (104,5 Fahrenheit) for første gang nogensinde.

Flere klimaekstremer forekommer. Tidligere snesmeltninger påvirker de højtliggende områder, alvorlige skovbrande er stigende, mens regnpulser efterfulgt af tørre perioder er ved at blive normen. Men hvis hedebølger og alvorlig tørke er tendenser, der vil fortsætte med at holde på kloden, hvad vil fremtiden så bringe for tempererede skov- og afgrødeområder i verden?

Forskere ser på de unikke tilpasninger af ørkenlivet, som fungerer efter deres eget sæt regler, der længe anses for at være unikke for tørre områder. Nu tyder ny forskning fra et internationalt hold af videnskabsmænd på, at klimaændringer får disse "tørlandsmekanismer" til i stigende grad at påvirke jordens vådere områder, såsom tempererede regioners afgrødeområder og skove.

For bedre at forudsige, hvordan verdens vådere områder vil fungere i fremtiden, anbefaler det videnskabelige hold, at vi kan begynde at anvende de erfaringer, vi har lært af, hvordan livet fungerer i tørre områder, ifølge ny forskning offentliggjort i tidsskriftet Nature Ecology and Evolution . Undersøgelsen blev ledet af Jose Grünzweig fra The Hebrew University of Jerusalem og medforfatter af Arizona State Universitys Heather Throop.

"Den nye indsigt kan bidrage til at fremme vores tilpasningsevne til at modstå ekstreme klimaer og mindske deres indvirkning på natur og mennesker," sagde Throop, en professor med en fælles udnævnelse i ASU's School of Earth and Space Exploration and School of Life Sciences.

Ansporet af et nyligt møde i European Ecological Federation, udarbejdede holdet en liste over de unikke leveregler, der driver tørlandsøkosystemer. I øjeblikket er mere end en tredjedel af Jordens landareal tørland. Mange af disse nøgleprocesser er kun blevet betragtet som relevante for tørre områder, herunder:

• hurtig cykling mellem våde og tørre forhold, der påvirker plante- og dyreaktivitet,
• omfordeling af vand i jord med planterødder,
• og dannelse af levende skorper på jordoverflader af mikroskopiske organismer.

Samlet set identificerede holdet et dusin forskellige tørlandsmekanismer, der påvirker flere processer, herunder vegetationsfordeling, plantevækst, vandflow, energibudget, kulstof- og næringsstofkredsløb og nedbrydning af dødt materiale.

"Disse tørlandsmekanismer styres af miljøfaktorer, såsom intens solstråling, høje temperaturer, store bare pletter mellem planter og inkonsekvent tilgængelighed af vand," sagde Throop.

Mekanismerne blev også kategoriseret som enten mere tilbøjelige til at reagere hurtigt - dem, som vi kunne forvente at se opstået fra kortvarig tørke (f.eks. tør-våd cyklusser, varme og sollys, der nedbryder dødt materiale) og langsomt reagerende - de det ville ske efter årtier med tørre forhold (f.eks. dannelse af levende skorpe på jord) som følge af ændringer i plantefordelingen.

"I papiret præsenterer vi disse 12 forskellige tørland-mekanismer, som virkelig er rutineprocesser i tørområder, men som ikke er almindeligt forekommende i våde systemer," sagde Throop. "Og så kategoriserede vi dem i papiret baseret på, hvor sandsynligt det er, at disse vil ske i vådere systemer i fremtiden. Hvilken slags ændringer ville der kræves for, at vi begynder at se dem i vådere systemer?"

Det, der står klart for forskerne, er, at et nyt hidtil uset mønster er ved at opstå, et mønster, der blev betragtet som fraværende eller ubetydeligt i de fleste biomer på Jorden. Disse tørlandsmekanismer forekommer nu med stigende hyppighed i tempererede områder. I fremtiden vil disse sandsynligvis også stige i frekvens og blive mere relevante på grund af varmere, tørrere forhold fra klimaændringer.

For eksempel oplevede store dele af Europa en alvorlig tørke og hedebølge i sommeren 2018. Som følge heraf førte det lave plantedække i landbrugsmarker i denne tid sandsynligvis til ørkenlignende biologiske processer, der fandt sted på disse normalt våde steder (se Danmarks luftbillede ).

"Meget af majs og kunstvandede landbrug led," sagde Throop. "Der var dramatisk nedsat plantevækst i disse systemer, hvilket fører til mere eksponering af bar jord på overfladen, der ikke er dækket af planter."

For bedre at forstå potentielle fremtidige konsekvenser af tørlandsmekanismer på ting som vegetationsfordeling og nedbrydning af dødt materiale, tog holdet sine tørområders data og modellerede dem for at vise, hvordan de kræfter, der driver tørland, i stigende grad vil gælde for tempererede områder under fremtidige klimaforhold.

"Vi kan bruge matematiske modeller til at forudsige, hvordan systemer vil opføre sig under tørre eller varmere forhold, men vi antager normalt, at driftsreglerne forbliver de samme, selvom klimaet ændrer sig," sagde Throop. "Men lige nu, hvad vores modeller ikke rigtig tager højde for, er hvad hvis reglerne, som systemet fungerer efter, ændres?"

Hvad skete der, da de fuldt ud tog deres dusin tørlandsmekanismer i betragtning? Resultaterne, første og langsigtede konsekvenser var forbløffende. For eksempel forudsiger deres modeller, at det samlede ikke-tørre område med en gennemsnitlig muldjordstemperatur på>40 C (>104 F) anslås at stige med omkring 17 millioner km ² (ca. lig med USA's og Brasiliens samlede landareal) i slutningen af ​​århundredet.

"Nedbrydning af dødt materiale er vigtigt i økosystemer, da det frigiver næringsstoffer til ny plantevækst," sagde Throop. "Typisk er denne nedbrydning i våde systemer drevet af organismer såsom bakterier, der forbruger det døde materiale. I tørre systemer er reglerne anderledes - vi har meget mere indflydelse af sollys og høje temperaturer, der nedbryder materiale, der sidder på overfladen."

"Så i stedet for at have biologi, der driver det forfald, har vi fysiske processer, der driver det," sagde Throop. "En af de store forskelle med tørre systemer er, at fordi du ikke har mange planter, er der en masse åben plads, og du har en masse omfordeling, med ting som døde blade, der blæser rundt på jordoverfladen og samler sig ujævnt. Hvor i våde systemer, de ting bliver på plads, og du har en meget mere jævn fordeling af ressourcer."

Tørre jordbundsforhold vil forårsage fremkomsten af ​​nogle tørlandsmekanismer, såsom omfordeling af jordvand via planterødder. Andre mekanismer vil reagere på ændringer i vegetationen, hvor mere tyndt fordelt vegetation øger forekomsten af ​​mikroorganismer, der danner jordoverfladeskorper og øger sollysets rolle i nedbrydningen af ​​døde blade.

"Det, der også er klart, er, at nogle af disse forventede ændringer vil forekomme i regioner med store menneskelige befolkninger, og vil således i væsentlig grad påvirke samfundets velfærd i disse regioner," sagde Throop. "Vi har brug for fortsat forskning og overvågning af økosystemers funktion under stigende hyppighed og sværhedsgrad af tørke og hedebølger for at forbedre vores forståelse af de underliggende nye processer."

I sidste ende håber forskerne, at en bedre forståelse af disse unikt tilpassede ørkensystemer vil få samfundet til at stille realistiske forventninger til fremtiden for historisk tempererede og vådere områder – før det er for sent at lytte til Moder Naturs opfordring. + Udforsk yderligere

Mod en mere omfattende forståelse af tørhedsændringer over globale tørområder