Zakaj bi padanje snežne odeje lahko povzročilo večjo okoljsko škodo

Podnebne spremembe pogosto pričarajo podobe vročine, suše in orkanov. Toda po najnovejši ameriški Nacionalni podnebni presoji, objavljeni 23. novembra 2018, so se zime v zadnjih letih segrele trikrat hitreje kot poletja na severovzhodu. Te spremembe prinašajo tudi pomembne učinke.

V preteklosti je več kot 50 odstotkov severne poloble pozimi imelo snežno odejo. Zdaj toplejše temperature zmanjšujejo globino in trajanje zimske snežne odeje. Mnogi ljudje domnevajo, da je zima čas za organizme v hladnem podnebju, toda desetletja raziskav kažejo, da so zimske podnebne razmere - zlasti snežni - pomembni regulatorji zdravja gozdnih ekosistemov in organizmov, ki živijo v njih.

Predvsem naše delo v zadnjem desetletju kaže, da zmanjševanje snežne odeje lahko poslabša zdravje dreves in zmanjša zmožnost gozdov, da filtrira zrak in vodo. Naša zadnja študija ugotavlja, da bi lahko nadaljnje zimsko segrevanje močno zmanjšalo snežno odejo v severovzhodnih Združenih državah, kar bi povzročilo veliko zmanjšanje rasti dreves in shranjevanja ogljika v gozdovih.

Sneg kot odeja

Raziskujemo severne gozdove trdega lesa, v katerih prevladujejo sladkorni javor, rumena breza in ameriška bukova drevesa in se razprostirajo na 85.000 kvadratnih kilometrih, od Minnesote in južno-centralne Kanade vzhodno do kanadskih pomorskih provinc in severovzhodnih Združenih držav. Ti gozdovi so znani po svojih živahnih jesenskih barvah. Ustvarjajo prihodke s privabljanjem turistov, pohodnikov, lovcev in avtodomov ter podpirajo industrijo lesa in javorjevega sirupa. Zagotavljajo tudi pomembne ekološke storitve, kot so shranjevanje ogljika in ohranjanje kakovosti vode in zraka.

Ko zima posega v to regijo, pri čemer temperatura pogosto pade precej pod ledišče, je za vsako vrsto potrebna izolacija. Korenine dreves in organizmi v tleh, kot so žuželke, se zanašajo na globok snežni pokrov za zaščito pred mrazom - dobesedno odejo snega. Tudi pri temperaturah pod ničlo, če je sneg dovolj globok, lahko tla ostanejo nezamrznjena.

Šest desetletij raziskav iz eksperimentalnega gozda Hubbard Brook v New Hampshiru - ene najstarejših študij kjerkoli - kažejo, da se zimski snežni padec zmanjšuje. Raziskave, ki so jih opravili drugi znanstveniki, kažejo, da bo, če se bo ta trend nadaljeval, povečal verjetnost ciklov zamrzovanja in odtajanja tal, kar bo škodljivo vplivalo na zdravje gozdov.

Zakaj severni gozdovi potrebujejo sneg

Že več kot 10 let smo na Hubbardu Brooku manipulirali zimski snežni pahljaj, da bi preučili učinke predvidenih podnebnih sprememb na severne gozdove trdega lesa. V začetku zime se po vsakem sneženju odpravimo na prostem, da odstranimo sneg iz poskusnih parcel. Potem analiziramo, kako izguba te izolacijske plasti vpliva na drevesa in zemljo.

Ugotovili smo, da v parcelah, kjer odstranjujemo sneg, zmrzal prodre stopalo ali več navzdol v zemljo, medtem ko se le redko razprostira več kot dva centimetra globoko v bližnje referenčne parcele z nespremenjenim sneženjem. In prav tako, kot cikli zamrznitve-odmrzovanja ustvarjajo luknje v mestnih ulicah, zmrznejo tla, ubijejo drevesne korenine in poškodujejo tiste, ki preživijo.

Ta poškodba korenin povzroči kaskado ekoloških odzivov. Mrtve korenine razpadejo in spodbujajo izgube ogljikovega dioksida iz zemlje. Drevesa zavzemajo manj hranil iz zemlje, kopičijo strupeni element aluminij v svojih listih in proizvajajo manj rasti podružnic. Dušik, ključno hranilo, se lahko izpere iz tal. Sestavine insektov v tleh postajajo manj bogate in raznolike.

Upadanje snežnega odra vpliva na rast dreves

V našem najnovejšem dokumentu naši podnebni in hidrološki modeli kažejo, da bi se območje gozdov v severovzhodnih Združenih državah, ki prejmejo izolacijski snežni snežni padavin, do leta 2100 lahko zmanjšalo za 95 odstotkov. Anglija ponavadi ima pozimi nekaj mesecev. Do leta 2100 se je to območje lahko skrčilo na obliž, manjši od 2.000 kvadratnih kilometrov - približno petino velikosti Vermonta.

Ta upad bo nedvomno škodoval smučarskim in motornim panogam in izpostavil severovzhodne ceste bolj ciklom zamrzovanja in odmrzovanja. Prav tako bo pomembno vplivala na rast dreves.

Za oceno razmerja med sneženjem in rastjo dreves smo uporabili specialno votlo sveder, imenovano inkrementalni vrtalnik za odstranjevanje lesenih jeder iz večih sladkornih javorjev. Vsako od teh dreves je doživelo bodisi naravni zimski sneg ali pet zaporednih let, v katerih smo odstranili zimski snežni bombaž. Ko smo brusili jedra in jih pregledali pod mikroskopom, so odkrili letne obroče rasti, ki bi jih lahko uporabili za razumevanje, kako se je vsako drevo odzvalo na njegovo okolje.

V prvih dveh letih so naše analize pokazale 40-odstotni padec rasti sladkornega javorja s parcel brez snežnega mehanizma. Stopnje rasti so v naslednjih treh letih ostale nizke za 40 do 55 odstotkov. Nasprotno pa v naših referenčnih parcelah ni bilo upadanja rasti dreves sladkornega javorja, kjer korenine zasneženih dreves v sredi zime. Ti rezultati so primerljivi s smrtnostjo korenin, ki so jo opazili drugi raziskovalci v prejšnjem poskusu odstranjevanja snega na Hubbard Brooku.

Na Hubbard Brooku lahko sladkorni javor predstavlja več kot polovico letne akumulacije gozdne biomase. Posledično bi lahko spremembe v podnebju, ki zmanjšujejo zimski snežni pokrov in povečale zmrzovanje tal, zmanjšale stopnjo rasti gozdov v severni regiji gozdnih gozdov za 20 odstotkov samo zaradi njihovih vplivov na ta drevesa. Vemo pa, da tudi rumena breza trpi zaradi poškodbe korenin zaradi zmrzovanja tal, zato je naša ocena sprememb celotne rasti gozdov verjetno nizka.

Ali lahko toplejše rastne sezone vsaj delno nadomestijo to škodo s spodbujanjem stopenj rasti dreves, kot kažejo nekatere raziskave? Zelo malo dela je bilo storjenega za razumevanje, kako se bodo gozdovi v sezonsko zasneženih regijah odzvali na interaktivne učinke podnebnih sprememb po sezonah. Da bi zapolnili to vrzel, smo v Hubbard Brooku leta 2013 vzpostavili eksperiment s podnebnimi spremembami.

V tem projektu uporabljamo zakopane ogrevalne kable za ogrevanje gozdnih tal z 9 stopinjami Fahrenheita (5 stopinj Celzija) med sezono brez snega od aprila do novembra. Pozimi uporabljamo kombinacijo ogrevanja z zakopljenimi grelnimi kabli in lopatico za sneg, da povzročimo cikle zamrzovanja in odtajanja tal. Dosedanji rezultati kažejo, da se poškodbe korenin in zmanjšanje rasti dreves zaradi ciklov zmrzovanja in odtajanja v zimskem času ne izravnajo s segrevanjem tal v rastni sezoni.

Naše delo kaže, kako lahko pogosto spregledane spremembe v zimskem podnebju vplivajo na gozdne ekosisteme. Izguba snežnega odtisa lahko zmanjša rast gozdov, skladiščenje ogljika in zadrževanje hranil, kar bo imelo pomembne posledice za podnebne spremembe ter kakovost zraka in vode skozi vse leto.

Ta članek je bil prvotno objavljen na pogovoru Andrew Reinmanna in Pamele Templer. Preberite izvirni članek tukaj.