Este verano, Alaska ha experimentado temperaturas récord y devastadores incendios forestales. Si tales eventos se vuelven más frecuentes, ¿cómo podría afectar eso a nuestros bosques más septentrionales? Un equipo de investigadores dirigido por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía Berkeley Lab proyectó queLa combinación del cambio climático y el aumento de los incendios forestales provocarán que los icónicos árboles de coníferas de hoja perenne de Alaska sean expulsados a favor de los árboles caducifolios de hoja ancha, que desprenden sus hojas estacionalmente.
Utilizando un modelo de ecosistema bien probado llamado ecosys, predijeron que para el año 2100 el dominio relativo de las coníferas de hoja perenne abeto negro disminuirá en un 25% y las plantas herbáceas no leñosas como el musgo y el liquen disminuirán en 66%, mientras que los árboles caducifolios de hoja ancha álamo temblón se volverán dominantes, casi duplicando su prevalencia. Con reducciones tan grandes, es muy probable que este cambio en la vegetación tenga reverberaciones para todo el ecosistema y el clima.
"La expansión de los bosques caducifolios de hoja ancha en un clima más cálido puede dar lugar a varias retroalimentaciones ecológicas y climáticas que afectan el ciclo del carbono de los ecosistemas del norte", dijo Zelalem Mekonnen, becario postdoctoral de Berkeley Lab y primer autor del estudio.
El documento, "Expansión de los bosques caducifolios de alta latitud impulsados por las interacciones entre el calentamiento climático y el fuego", se publicó hoy en Plantas naturales . El estudio fue financiado como parte de la Oficina de Ciencia del DOE a través del Proyecto Ecosistema de Próxima Generación - Proyecto Ártico e incluyó a coautores de UC Irvine, la Universidad de Alberta y el Centro de Investigación Woods Hole. NGEE-Arctic buscaobtener una comprensión predictiva de la retroalimentación del ecosistema terrestre del Ártico al clima y es una colaboración entre científicos del Laboratorio Nacional Oak Ridge, el Laboratorio Berkeley, el Laboratorio Nacional Los Alamos, el Laboratorio Nacional Brookhaven y la Universidad de Alaska Fairbanks.
"Predecimos que el sistema forestal seguirá siendo un sumidero neto de carbono, lo que significa que absorberá más carbono del que emite", dijo el coautor William J. Riley, científico principal en el Área de Ciencias del Medio Ambiente y Tierra de Berkeley Lab ". Pero¿será más o menos un sumidero? Nuestro próximo estudio cuantificará los presupuestos de carbono y energía de superficie. Este estudio se centró más en cómo se espera que cambien los tipos de vegetación ".
Los cambios en el tipo de cubierta forestal afectarán muchos procesos importantes del ecosistema. Por ejemplo, un aumento en los árboles caducifolios de hoja ancha, que pierden sus hojas cada año, a diferencia de los árboles de hoja perenne, podría provocar una descomposición microbiana más rápida y una mayor transpiración la pérdida de humedad a través dehojas; ambos procesos introducen retroalimentaciones amplificadoras al calentamiento climático. Por otro lado, una mayor reflectancia de la superficie puede tener un efecto de enfriamiento cuando hay más nieve expuesta debido a la menor cantidad de árboles de hoja perenne; además, los árboles de hoja caduca son menos inflamables que los árboles de hoja perenne.Los investigadores predijeron efectos modestos en los presupuestos netos de carbono y lo analizarán más a fondo en trabajos futuros.
Riley agregó que el estudio incluyó muchos pasos para confirmar que los resultados de ecosys eran válidos. "Evaluamos el desempeño del modelo contra muchas observaciones actuales de la cobertura forestal y las mediciones del ciclo del carbono, y contra los cambios a largo plazo bajo la variación natural del clima".dijo.
Combo de fuego más calentamiento climático podría alterar los bosques en 40 años
El cambio climático está afectando especialmente a las latitudes del norte debido al fenómeno de la amplificación ártica, una retroalimentación positiva que hace que las temperaturas aumenten más rápido que el promedio mundial. Mientras que se proyecta que las temperaturas globales promedio aumenten aproximadamente 4 grados centígrados para 2100 en un "escenario de "lo de siempre", algunos estudios recientes predicen aumentos mucho mayores para el Ártico.
La medida en que los incendios aumentarán es aún más incierta. Por lo tanto, los investigadores modelaron cuatro escenarios, desde un aumento cero en el área de quemaduras hasta un aumento del 150% para 2100. Los escenarios fueron tomados de estudios publicados que tomaron en cuenta factores comotemperaturas más cálidas y aumentos en la caída de rayos.
Lo que se sabe acerca de los incendios son los impactos que tienen en el ecosistema forestal ". Los incendios profundizan la capa activa, que es la zona del suelo que permanece sin congelar", dijo Riley. "Eso conduce a un aumento de los nutrientes del suelo disponibles para las plantasLos aumentos en los nutrientes del suelo favorecen a las plantas de hoja caduca, lo cual es una de las razones por las que predecimos que les irá tan bien en un clima más cálido. La mayor cobertura de árboles de hoja caduca ha ocurrido en climas anteriores; los estudios paleoecológicos de los últimos 10,000 años sugieren que los bosques de Alaska han sufrido similarescambios en las especies arbóreas dominantes "
Otro factor que favorece la hoja caduca de hoja ancha sobre los árboles de coníferas de hoja perenne es que sus hojas se descomponen más rápidamente, lo que lleva a una rotación de carbono más rápida, lo que determina los nutrientes disponibles en el ecosistema ". A medida que obtiene una rotación más rápida, obtiene más plantas de hoja caduca,"Dijo Riley." Es un mecanismo autorreforzante ".
Aunque estudios anteriores han examinado cómo el cambio climático afectará los bosques boreales, Riley dijo que este fue el primero en considerar las complejas interacciones entre las plantas, el suelo y los nutrientes, tanto por encima como por debajo del suelo, y cómo evolucionan con el tiempo ".Este estudio es una explicación más detallada y mecanicista de estos procesos ", dijo.
Otros factores que favorecen a los árboles caducifolios de hoja ancha en un clima más cálido en el futuro son su mayor capacidad para la regeneración de plántulas después del incendio y su capacidad de crecer rápidamente y, por lo tanto, competir por la luz. "Las plantas tienen diferentes estrategias para sobrevivir en diferentes condiciones ambientales", dijo Mekonnendijo.
El estudio encontró que tanto el cambio climático como el aumento del fuego eran necesarios para producir el dominio de los árboles caducifolios de hoja ancha. En los escenarios de incendios probados donde aumentaron los incendios, se proyectaba que ese cambio ocurriría alrededor del año 2058. Si el calentamiento se produjo sin un aumento del fuego o vicioviceversa, el modelo descubrió que las coníferas de hoja perenne seguían siendo el tipo de árbol dominante de Alaska durante el siglo XXI.
Otro componente del bosque que se verá afectado es la vida silvestre. "Los árboles caducifolios de hoja ancha tienen una gran copa que cubre la vegetación subyacente, lo que puede disminuir la cobertura de las plantas herbáceas. Esas plantas, especialmente el musgo, son forraje muy importante para la vida silvestre", dijo Mekonnen.
Además, la técnica de modelado se puede utilizar para estudiar cómo el cambio climático y el fuego afectarán otras áreas geográficas. "Nuestro enfoque de modelado es aplicable a otras regiones del norte porque los mecanismos fundamentales que controlan estas dinámicas son similares en todas partes", dijo Mekonnen.
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Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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