Zašto odbijanje snježnog pokrova može dovesti do veće štete u okolišu

Klimatske promjene često izazivaju slike topline, suše i uragana. No, prema najnovijoj američkoj procjeni klime, objavljenoj 23. studenog 2018., zime su se zagrijale tri puta brže nego ljeta na sjeveroistoku posljednjih godina. Ove promjene također proizvode značajne učinke.

Povijesno gledano, preko 50 posto sjeverne hemisfere zimi je imalo snježni pokrivač. Sada toplije temperature smanjuju dubinu i trajanje zimskog snježnog pokrivača. Mnogi ljudi pretpostavljaju da je zima uspavano vrijeme za organizme u hladnoj klimi, ali desetljeća istraživanja sada pokazuju da su zimski klimatski uvjeti - osobito snowpack - važni regulatori zdravlja šumskih ekosustava i organizama koji žive u njima.

Posebno, naš rad u posljednjem desetljeću pokazuje da opadanje snježnog pokrivača može ugroziti zdravlje stabala i smanjiti sposobnost šuma za filtriranje zraka i vode. Naše najnovije istraživanje pokazalo je da bi nastavak zimskog zagrijavanja mogao uvelike smanjiti snježni pokrivač u sjeveroistočnim Sjedinjenim Državama, uzrokujući velike padove u rastu drveća i skladištenju ugljika u šumama.

Snijeg kao pokrivač

Mi proučavamo sjeverne šume tvrdog drva, u kojima dominiraju šećerni javor, žuta breza i američka bukova drveća i protežu se od 85.000 kvadratnih milja, od Minnesote i južno-centralne Kanade istočno do kanadskih pomorskih provincija i sjeveroistočnih SAD-a. Ove su šume poznate po svojim živopisnim jesenskim bojama. Oni ostvaruju prihode privlačeći turiste, šetače, lovce i kampere te podržavaju industriju drvnog i javorovog sirupa. Oni također pružaju važne ekološke usluge, kao što su skladištenje ugljika i održavanje kvalitete vode i zraka.

Kada zima zadire u ovu regiju, s temperaturama koje se često spuštaju ispod nule, svaka vrsta treba izolaciju kako bi se nosila. Korijeni stabala i organizmi tla kao što su insekti oslanjaju se na duboki snowpack za zaštitu od hladnoće - doslovno pokrivač snijega. Čak i na temperaturama ispod nule, ako je snijeg dovoljno dubok, tlo može ostati nezamrznuto.

Šest desetljeća istraživanja Eksperimentalne šume Hubbard Brook u New Hampshireu - jedne od najdužih studija u svijetu - pokazuju da zimski snowpack opada. Istraživanja koja su proveli drugi znanstvenici pokazuju da će se, ako se taj trend nastavi, povećati vjerojatnost ciklusa zamrzavanja i odmrzavanja tla, štetnih učinaka na zdravlje šuma.

Zašto Sjeverne šume trebaju snijeg

Već više od 10 godina manipuliramo zimskim snowpackom kod Hubbarda Brooka kako bismo proučili učinke projiciranih klimatskih promjena na sjeverne šume tvrdog drva. U ranim zimskim mjesecima, nakon svakog snijega, vraćamo se van kako bismo uklonili snijeg s naših pokusnih ploha. Zatim analiziramo kako gubitak ovog izolacijskog sloja utječe na stabla i tlo.

Utvrdili smo da u parcelama gdje uklanjamo snijeg, mraz prodire stopalo ili više u tlo, dok se rijetko proteže više od dva inča u obližnje referentne parcele s nepromijenjenim snježnim pokrovom. I kao što ciklusi smrzavanja i odmrzavanja stvaraju rupe u gradskim ulicama, abrazije smrzavanja tla i ubija korijenje stabala i štete onima koji prežive.

Ovo oštećenje korijena izaziva kaskadu ekoloških odgovora. Mrtvi korijeni razgrađuju se i potiču gubitak ugljičnog dioksida iz tla. Drveće zauzima manje hranjivih tvari iz tla, akumulira toksični element aluminija u lišću i proizvodi manji rast grana. Dušik, ključni nutrijent, može se isprati iz tla. Zajednice insekata u tlu postaju manje obilne i raznovrsne.

Opadajući Snowpack utječe na rast stabala

U našem najnovijem radu, naši klimatski i hidrološki modeli pokazuju da područje šuma u sjeveroistočnim Sjedinjenim Američkim Državama koje primaju izolacijski snowwack za zimu moglo bi se smanjiti za 95 posto do 2100. godine. Danas, 33.000 četvornih kilometara šuma u sjevernom New Yorku i Novom New Yorku Engleska obično ima snowpack za nekoliko mjeseci zimi. Do 2100. godine ovo područje moglo bi se smanjiti na patch manji od 2.000 kvadratnih milja - oko jedne petine veličine Vermonta.

Ovaj pad će nesumnjivo naštetiti industriji skijanja i snowmobilinga i izložiti sjeveroistočne ceste ciklusima zamrzavanja i odmrzavanja. Također će značajno utjecati na rast stabala.

Da bismo procijenili odnos između snježnog i stablastog rasta, koristili smo specijaliziranu šuplju bušilicu koja se zove inkrementni bušilica za uklanjanje drvenih jezgri veličine slame iz više stabljika šećerne javora. Svako od tih stabala doživjelo je ili prirodni zimski snowpack ili pet uzastopnih godina u kojima smo uklonili rani zimski snowpack. Kad smo brusili jezgre i pregledali ih pod mikroskopom, otkrili su godišnje prstenove rasta koje bismo mogli koristiti kako bismo razumjeli kako je svako stablo reagiralo na njegovu okolinu.

Samo u prve dvije godine, naše analize su pokazale 40% -tno smanjenje rasta šećernih jastuka od parcela bez snowpack-a. Stope rasta ostale su depresivne za 40 do 55 posto u sljedeće tri godine. Nasuprot tome, nije došlo do smanjenja rasta u stablima javornih šećera u našim referentnim plohama gdje korijeni pokrivenih snijegom u sredinom zime. Ovi rezultati su usporedivi s smrtnošću korijena koju su drugi istraživači uočili u ranijem eksperimentu uklanjanja snijega u Hubbard Brooku.

U Hubbard Brooku, šećerni javor može činiti više od polovice godišnje akumulacije šumske biomase. Posljedično, promjene klime koje smanjuju zimski snowpack i povećavaju zamrzavanje tla mogu smanjiti stope rasta šuma u sjevernoj šumovitoj regiji sjevernog drveća za 20 posto samo kroz njihov utjecaj na ta stabla. Ali znamo da žuta breza također pati od oštećenja korijena kao odgovor na smrzavanje tla, tako da će naša procjena promjena u ukupnom rastu šuma vjerojatno biti niska.

Mogu li temperature toplije sezone rasta barem djelomično nadoknaditi ovo oštećenje stimulirajući stope rasta drveća, kao što neka istraživanja sugeriraju? Vrlo malo rada je učinjeno kako bi se razumjelo kako će šume u sezonski prekrivenim snijegom reagirati na interaktivne učinke klimatskih promjena preko godišnjih doba. Kako bi se popunila ta praznina, 2013. godine u Hubbard Brooku osnovali smo eksperiment klimatskih promjena preko godišnjih doba.

U ovom projektu koristimo zakopane grijaće kabele za toplo šumsko tlo za 9 stupnjeva celzijusa tijekom sezone bez snijega od travnja do studenog. Zimi koristimo kombinaciju zagrijavanja s ukopanim grijaćim kabelima i lopatom za snijeg kako bi se potaknuli ciklusi zamrzavanja i odmrzavanja tla. Naši dosadašnji rezultati pokazuju da oštećenje korijena i smanjeni rast stabala uzrokovani ciklusima zamrzavanja i odmrzavanja u zimskim uvjetima ne nadoknađuju zagrijavanje tla tijekom vegetacije.

Naš rad pokazuje koliko često promijenjene promjene u zimskoj klimi mogu utjecati na šumske ekosustave. Gubitak snowpack-a može smanjiti rast šuma, sekvestraciju ugljika i zadržavanje hranjivih tvari, što će imati važne implikacije za klimatske promjene i kvalitetu zraka i vode tijekom cijele godine.

Ovaj članak je izvorno objavljen na razgovoru Andrewa Reinmanna i Pamele Templer. Pročitajte izvorni članak ovdje.