Зашто падање сњежног покривача може довести до веће штете у животној средини

Климатске промјене често изазивају слике топлине, суше и урагана. Међутим, према најновијој америчкој процјени климе, објављеној 23. новембра 2018. године, зиме су се загријале три пута брже него љета на сјевероистоку у посљедњих неколико година. Ове промене такође дају значајне ефекте.

Историјски гледано, преко 50 процената северне хемисфере зими је имало снежни покривач. Сада топлије температуре смањују дубину и трајање зимског снежног покривача. Многи људи претпостављају да је зима успавано вријеме за организме у хладној клими, али десетљећа истраживања сада показују да су зимски климатски увјети - посебно сновпацк - важни регулатори здравља шумских екосистема и организама који живе у њима.

Нарочито, наш рад у последњој деценији показује да пад снежног покривача може угрозити здравље стабала и смањити способност шума да филтрира ваздух и воду. Наша најновија студија открила је да би наставак зимског загревања могао значајно да смањи снежни покривач у североисточним Сједињеним Државама, узрокујући велики пад раста дрвећа и складиштења угљеника у шумама.

Снег као покривач

Проучавамо шуме тврдог дрва, у којима доминирају шећерни јавор, жута бреза и америчка букова дрвећа и простиру се на 85.000 квадратних миља, од Минесоте и јужно-централне Канаде источно до канадских поморских провинција и североисточних САД. Ове шуме су познате по својим живописним јесенским бојама. Они остварују приходе тако што привлаче туристе, планинаре, ловце и кампере, и подржавају индустрију дрвета и јавора. Они такође пружају важне еколошке услуге, као што су складиштење угљеника и одржавање квалитета воде и ваздуха.

Када зима задире у овај регион, са температурама које се често спуштају знатно испод нуле, свака врста треба изолацију да би могла да се носи. Корени дрвећа и организми у тлу као што су инсекти ослањају се на дубоки снежни омотач за заштиту од хладноће - буквално покривач од снијега. Чак и на температурама испод нуле, ако је снијег довољно дубок, тла могу остати незамрзнута.

Шест деценија истраживања експерименталне шуме Хуббард Броок у Нев Хампсхиреу - једне од најдужих студија у свету - показују да зимски снежни пад пада. Истраживање које су спровели други научници указује да ће се, ако се овај тренд настави, повећати вјероватноћа циклуса замрзавања и одмрзавања тла, са штетним ефектима на здравље шума.

Зашто северне шуме требају снег

Више од 10 година манипулисали смо зимским снежним падобраном на Хуббард Брооку да проучавамо ефекте пројектованих климатских промена на северне шуме тврдог дрвета. У раним зимским мјесецима, након сваког снијега крећемо напоље како бисмо уклонили снијег са наших експерименталних парцела. Затим анализирамо како губитак овог изолационог слоја утиче на дрвеће и тло.

Открили смо да у парцелама на којима уклањамо снег, мраз продире стопало или више у земљу, док се ретко протеже више од два инча у оближње референтне парцеле са непромењеним снежним покривачем. И као што циклуси смрзавања и одмрзавања стварају рупе на градским улицама, абразије смрзавања тла и убија корење стабала и штети онима који преживе.

Ово оштећење корена изазива каскаду еколошких одговора. Мртви корени разграђују и стимулишу губитак угљендиоксида из тла. Дрвеће заузима мање хранљивих материја из земље, акумулира токсични елемент алуминијум у својим листовима и производи мањи раст грана. Азот, кључни хранљиви састојак, може се испрати из тла. Заједнице инсеката у земљи постају мање обилне и разноврсне.

Опадајући Сновпацк утиче на раст стабла

У нашем најновијем документу, наши климатски и хидролошки модели показују да је површина шума у ​​сјевероисточним Сједињеним Америчким Државама које примају изолациони зимски пахуљасти зимски пад, могла пасти за 95 посто до 2100. године. Енглеска обично има сновпацк за неколико месеци зими. До 2100. године, ова област би могла да се смањи до места мање од 2.000 квадратних миља - око једне петине величине Вермонта.

Овај пад ће несумњиво наштетити индустрији скијања и сновмобилинга и изложити путеве сјевероистоку бољим циклусима смрзавања и одмрзавања. Такође ће значајно утицати на раст стабала.

Да бисмо проценили однос између раста и раста стабала, користили смо специјализовано шупље бушилице које се зову инкрементни бушилица за уклањање дрвених језгара величине сламе из више стабљика шећерне јавора. Свако од ових стабала је искусило или природни зимски снег или пет узастопних година у којима смо уклонили рани зимски снегак. Када смо брусили језгре и прегледали их под микроскопом, открили су годишње прстенове раста које бисмо могли користити да схватимо како је свако дрво реаговало на његову околину.

Само у прве двије године, наше анализе су показале 40-постотни пад раста шећерне јавор од парцела без сновпацк-а. Стопа раста остала је депресивна за 40 до 55% у наредне три године. Насупрот томе, у нашим референтним парцелама није дошло до пада раста стабала јавор-шећера, где корење дрвећа прекривено снегом у зими. Ови резултати су упоредиви са морталитетом корена који су други истраживачи приметили у ранијем експерименту уклањања снега на Хуббард Брооку.

У Хуббард Брооку, шећерне кленове могу чинити више од половине годишње акумулације шумске биомасе. Сходно томе, промене климе које смањују зимски снежни омотач и повећавају замрзавање земљишта могу смањити стопе раста шума у ​​северном шумовитом региону за 20% само кроз њихов утицај на ова стабла. Али знамо да жута бреза пати од оштећења корена као одговор на смрзавање тла, тако да ће наша процена за промене у укупном расту шума вероватно бити ниска.

Да ли би температуре топлије вегетације бар дјелимично компензирале ову штету тако што би стимулисале стопе раста дрвећа, као што нека истраживања показују? Врло мало рада је урађено како би се схватило како ће шуме у сезонски прекривеним снијегом реагирати на интерактивне ефекте климатских промјена преко годишњих доба. Да бисмо попунили ову празнину, основали смо експеримент климатских промјена преко сезона на Хуббард Брооку 2013. године.

У овом пројекту користимо закопане грејне каблове за топло шумско земљиште за 9 степени Целзијуса током сезоне без снега од априла до новембра. Зими користимо комбинацију загревања са закопаним грејним кабловима и лопатом за снијег како би се изазвали циклуси замрзавања и одмрзавања тла. Наши досадашњи резултати показују да оштећење коријена и смањени раст стабала узроковани циклусима замрзавања и одмрзавања у зимским условима не надокнађују се загријавањем земљишта током вегетације.

Наш рад показује колико често промењене промене у зимској клими могу утицати на шумске екосистеме. Губљење сновпацк-а може смањити раст шума, складиштење угљеника и задржавање хранљивих материја, што ће имати значајне импликације за климатске промјене и квалитет зрака и воде током цијеле године.

Овај чланак је првобитно објављен на конверзацији Андрев Реинманна и Памеле Темплер. Прочитајте оригинални чланак овде.