Kāpēc sniega pārseguma samazināšanās var norādīt uz lielāku vides kaitējumu, kas radies

Klimata pārmaiņas bieži vien veido siltuma, sausuma un viesuļvētru attēlus. Taču saskaņā ar jaunāko ASV Nacionālo klimata novērtējumu, kas tika publicēts 2018. gada 23. novembrī, ziemas ziemeļaustrumos pēdējos gados ir sasildījušās trīs reizes ātrāk nekā vasaras. Šīs izmaiņas rada arī būtisku ietekmi.

Vēsturiski vairāk nekā 50% ziemeļu puslodes ziemā bija sniega segums. Tagad siltākas temperatūras samazina ziemas sniega seguma dziļumu un ilgumu. Daudzi cilvēki uzskata, ka ziema ir neaktīvs laiks organismiem aukstā klimatā, bet gadu desmitiem ilgušie pētījumi rāda, ka ziemas klimata apstākļi - īpaši sniega maisījums - ir nozīmīgi mežu ekosistēmu un tajā dzīvojošo organismu veselības regulatori.

Jo īpaši, mūsu darbs pēdējās desmitgades laikā liecina, ka sniega seguma samazināšanās var pasliktināt koku veselību un samazināt mežu spēju filtrēt gaisu un ūdeni. Mūsu jaunākais pētījums atklāj, ka ziemas sasilšana turpinās ievērojami samazināt sniega segumu ASV ziemeļaustrumos, izraisot lielu koku augšanas un meža oglekļa uzglabāšanas samazināšanos.

Sniega kā segas

Mēs pētām ziemeļu lapkoku mežus, kuros dominē cukura kļava, dzeltens bērzs un amerikāņu dižskābarža koki un kas aptver 85 000 kvadrātjūdzes, no Minesotas un Kanādas dienvidu centrālās daļas uz austrumiem līdz Kanādas Jūras provincēm un ASV ziemeļaustrumiem. Šie meži ir slaveni ar savām spilgtajām rudens krāsām. Tie rada ieņēmumus, piesaistot tūristus, ceļotājus, medniekus un tūristus, kā arī atbalsta kokmateriālu un kļavu sīrupa nozari. Tie nodrošina arī svarīgus ekoloģiskos pakalpojumus, piemēram, oglekļa uzglabāšanu un ūdens un gaisa kvalitātes uzturēšanu.

Kad ziema iejaucas šajā reģionā, kur temperatūra bieži pazeminās krietni zem sasalšanas, katrai sugai ir nepieciešama izolācija, lai tiktu galā. Koku saknes un augsnes organismi, piemēram, kukaiņi, balstās uz dziļu sniega paketi aizsardzībai no aukstuma - burtiski sniega segas. Pat zemā temperatūrā, ja sniega ir pietiekami dziļa, augsnes var palikt nesasaldētas.

Seši desmitgades pētījumi no Hubbardas strauta eksperimentālā meža Ņūhempšīrā - viens no visilgāk pētītajiem pētījumiem liecina, ka ziemas sniega sūknis samazinās. Citu zinātnieku veiktie pētījumi liecina, ka, ja šī tendence turpināsies, tā palielinās augsnes sasalšanas-atkausēšanas ciklu iespējamību, kas kaitēs meža veselībai.

Kāpēc Ziemeļu mežiem ir vajadzīgs sniegs

Jau vairāk nekā 10 gadus mēs esam manipulējuši ziemas sniega bagāžnieku pie Hubbard Brook, lai izpētītu prognozēto klimata pārmaiņu ietekmi uz ziemeļu cietkoksnes mežiem. Ziemas sākumā mēs pēc katras sniegputenī mēs dodamies ārā, lai no mūsu eksperimentālajiem laukumiem noņemtu sniegu. Tad mēs analizējam, kā šī izolējošā slāņa zaudēšana ietekmē kokus un augsni.

Mēs esam noskaidrojuši, ka zemes gabalos, kur mēs noņemam sniega, sala iekļūst vai nu pēdās, vai vairāk zemē, bet reti paplašinās vairāk nekā divas collas dziļi blakus esošajos atsauces laukumos ar nemainītu sniega paku. Un tāpat kā sasaldēšanas-atkausēšanas cikli rada pilsētas bedrēs, augsnes sasalšana un nogalināšana, kā arī bojā tos, kas izdzīvo.

Šis saknes bojājums izraisa ekoloģisku reakciju kaskādi. Nāves saknes sadalās un stimulē oglekļa dioksīda zudumus no augsnes. Koki aizņem mazāk barības vielu no augsnes, savās lapās uzkrāj toksisko elementu alumīniju un rada mazāk zaru augšanas. Slāpeklis, kas ir galvenā barības viela, var izskalot no augsnes. Augsnes kukaiņu kopienas kļūst mazāk bagātas un daudzveidīgas.

Samazinās Snowpack ietekmē koku augšanu

Mūsu jaunākajā dokumentā, mūsu klimata un hidroloģiskie modeļi rāda, ka mežu platība visā ASV ziemeļaustrumu daļā, kas saņem izolācijas vidusposma sniega paketi, līdz 2100. gadam varētu samazināties par 95 procentiem. Šodien 33 000 kvadrātjūdzes mežu pāri Ņujorkas ziemeļiem un jaunajiem Anglijā parasti ir ziemas sniega pakete vairākus mēnešus. Līdz 2100. gadam šī joma varētu samazināties līdz pat 2000 kvadrātjūdzes mazākajam plāksterim - apmēram piektdaļai Vermontas lieluma.

Šis samazinājums neapšaubāmi kaitēs slēpošanas un sniega motociklu industrijai un atklās ziemeļaustrumu ceļus uz vairāk sasalšanas-atkausēšanas ciklu. Tas arī būtiski ietekmēs koku augšanu.

Lai novērtētu saikni starp sniega paku un koku augšanu, mēs izmantojām specializētu dobu urbju, ko sauc par pieauguma urbumu, lai no vairākiem cukura kļavu stublājiem noņemtu salmu izmēra koku serdeņus. Katrs no šiem kokiem piedzīvoja vai nu dabisku ziemas sniega paketi, vai piecus gadus pēc kārtas, kad mēs noņemām ziemas ziemas sniega paketi. Kad mēs slīpējām serdeņus un apskatījām tos mikroskopā, tie atklāja gada pieauguma gredzenus, ko mēs varētu izmantot, lai saprastu, kā katrs koks reaģēja uz vidi.

Tikai pirmajos divos gados mūsu analīzes liecināja, ka cukura kļavu augšana samazinājās par 40 procentiem no zemes gabaliem bez sniega pakas. Nākamo trīs gadu laikā pieauguma temps palika samazināts par 40 līdz 55 procentiem. Turpretim cukura kļavu koku augšanas kritums mūsu parauglaukumos, kur sniega koku saknes vidusposmā, nepalielinājās. Šie rezultāti ir salīdzināmi ar sakņu mirstību, ko citi pētnieki novēroja agrākā sniega novākšanas eksperimentā Hubbard Brook.

Hubbard Brook cukura kļavas var veidot vairāk nekā pusi no ikgadējās meža biomasas uzkrāšanas. Līdz ar to klimata pārmaiņas, kas samazina ziemas sniega sūkni un palielina augsnes sasalšanu, varētu samazināt meža augšanas tempus ziemeļu lapkoku meža reģionā par 20 procentiem tikai ar to ietekmi uz šiem kokiem. Bet mēs zinām, ka dzeltenais bērzs arī cieš no sakņu bojājumiem, reaģējot uz augsnes sasalšanu, tāpēc mūsu aplēses par izmaiņām visā meža augšanā, visticamāk, būs zemas.

Vai siltuma augšanas sezonas temperatūra vismaz daļēji kompensē šo kaitējumu, stimulējot koku augšanas tempus, kā liecina daži pētījumi? Ļoti maz ir paveikts darbs, lai saprastu, kā meži sezonāli sniega klātos reģionos reaģēs uz klimata pārmaiņu interaktīvo ietekmi sezonās. Lai palīdzētu atrisināt šo trūkumu, mēs izveidojām Klimata pārmaiņu gadalaiku eksperimentu Hubbard Brook 2013. gadā.

Šajā projektā mēs izmantojam apglabātos apkures kabeļus siltā meža augsnē par 9 grādiem pēc Fārenheita (5 grādi pēc Celsija) sniega bez sezonas laikā no aprīļa līdz novembrim. Ziemā mēs izmantojam sasilšanas kombināciju ar apraktiem apsildes kabeļiem un sniega lāpstu, lai izraisītu augsnes sasalšanas-atkausēšanas ciklus. Līdz šim mūsu rezultāti rāda, ka augsnes sasilšana augšanas sezonā neitralizē ziemas augsnes sasalšanas-atkausēšanas ciklu izraisītos bojājumus un samazinātu koku augšanu.

Mūsu darbs rāda, cik bieži novērotās izmaiņas ziemas klimata ietekmē var ietekmēt meža ekosistēmas. Sniega bagāžas zaudēšana var samazināt meža augšanu, oglekļa piesaisti un uzturvielu saglabāšanu, kam būs būtiska ietekme uz klimata pārmaiņām un gaisa un ūdens kvalitāti visu gadu.

Šo rakstu sākotnēji publicēja Andrew Reinmann un Pamela Templer. Lasiet oriģinālo rakstu šeit.