Este verano, Alaska ha experimentado altas temperaturas récord y devastadores incendios forestales. Si tales eventos se vuelven más frecuentes, ¿Cómo afectaría eso a nuestros bosques más septentrionales? Un equipo de investigadores dirigido por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía (Berkeley Lab) proyectó que la combinación del cambio climático y el aumento de los incendios forestales hará que las icónicas coníferas de hoja perenne de Alaska sean desplazadas a favor de los árboles caducifolios de hoja ancha. que mudan sus hojas estacionalmente.

Usando un modelo de ecosistema bien probado llamado ecosys, predijeron que para el año 2100 la dominancia relativa de los árboles de coníferas de hoja perenne (abeto negro) disminuirá en un 25% y las plantas herbáceas no leñosas como el musgo y los líquenes disminuirá en un 66%, mientras que los árboles caducifolios de hoja ancha (álamo temblón) se convertirán en dominantes, casi duplicando su prevalencia. Con descensos tan grandes, Es muy probable que este cambio en la vegetación tenga repercusiones en todo el ecosistema y el clima.

"La expansión de los bosques latifoliados caducifolios en un clima más cálido puede resultar en varias reacciones ecológicas y climáticas que afectan el ciclo del carbono de los ecosistemas del norte, "dijo Zelalem Mekonnen, becario postdoctoral de Berkeley Lab que fue el primer autor del estudio.

El papel, "Expansión de bosques caducifolios de alta latitud impulsada por interacciones entre el calentamiento climático y los incendios, "se publicó hoy en Plantas de la naturaleza . El estudio fue financiado como parte de la Oficina de Ciencias del DOE a través del Experimento del 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 busca obtener una comprensión predictiva de la retroalimentación del ecosistema terrestre del Ártico al clima y es una colaboración entre científicos del Laboratorio Nacional de Oak Ridge, Laboratorio de Berkeley, Laboratorio Nacional de Los Alamos, 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, un científico senior en el Área de Ciencias Ambientales y de la Tierra de Berkeley Lab. "¿Pero será más o menos un sumidero? Nuestro próximo estudio cuantificará los presupuestos de carbono y energía superficial. 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 de los ecosistemas. Por ejemplo, un aumento de árboles de hoja ancha caducifolios, que pierden sus hojas cada año, a diferencia de los árboles de hoja perenne, podría resultar en una descomposición microbiana más rápida y una mayor transpiración (la pérdida de humedad a través de las hojas); Ambos procesos introducen retroalimentaciones amplificadoras al calentamiento climático. Por otra parte, una mayor reflectancia de la superficie puede tener un efecto de enfriamiento cuando hay más nieve expuesta debido a que hay menos árboles de hoja perenne; Y lo que es más, 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 el trabajo futuro.

Riley agregó que el estudio incluyó muchos pasos para confirmar que los resultados de ecosys eran válidos. "Evaluamos el rendimiento del modelo en comparación con muchas observaciones actuales de la cobertura forestal y las mediciones del ciclo del carbono, y contra cambios a largo plazo bajo la variación natural del clima, " él dijo.

La combinación de fuego más calentamiento climático podría alterar los bosques en 40 años

El cambio climático está afectando especialmente a las latitudes septentrionales debido al fenómeno de la amplificación del Ártico, una retroalimentación positiva que hace que las temperaturas aumenten más rápido que el promedio mundial. Si bien se prevé que las temperaturas globales promedio aumenten alrededor de 4 grados Celsius para 2100 en un escenario de "negocios como siempre", algunos estudios recientes predicen aumentos mucho mayores para el Ártico.

La medida en que aumentarán los incendios es aún más incierta. Entonces, los investigadores modelaron cuatro escenarios, desde un aumento cero en el área quemada hasta un aumento del 150% para 2100. Los escenarios se tomaron de estudios publicados que tomaron en cuenta factores como temperaturas más cálidas y aumentos en los rayos.

Lo que se sabe sobre los incendios son los impactos que tienen sobre el ecosistema forestal. "Los incendios profundizan la capa activa, que es la zona de suelo que permanece descongelada, ", dijo Riley." Eso conduce a un aumento de los nutrientes del suelo disponibles para las plantas. Los aumentos en los nutrientes del suelo favorecen las plantas de hoja caduca, que es una de las razones por las que predecimos que les irá tan bien en un clima cálido. En climas anteriores se ha producido una mayor cobertura de árboles de hoja caduca; estudios paleoecológicos de los últimos 10, 000 años sugieren que los bosques de Alaska han experimentado cambios similares en las especies de árboles dominantes ".

Otro factor que favorece a los caducifolios de hoja ancha sobre los árboles de coníferas de hoja perenne es que sus hojas se descomponen más rápidamente, conduciendo a una rotación de carbono más rápida, que determina los nutrientes disponibles en el ecosistema. "A medida que obtenga una rotación más rápida, obtienes más plantas de hoja caduca, ", Dijo Riley." Es un mecanismo de autorrefuerzo ".

Aunque estudios anteriores han examinado cómo afectará el cambio climático a los bosques boreales, Riley dijo que este fue el primero en considerar las complejas interacciones entre las plantas, tierra, y 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, " él dijo.

Otros factores que favorecen a los árboles caducifolios de hoja ancha en un clima futuro más cálido son su mayor capacidad para la regeneración de las plántulas después del incendio y su capacidad para crecer rápidamente y, por lo tanto, competir por la luz. "Las plantas tienen diferentes estrategias para sobrevivir en diferentes condiciones ambientales, "Dijo Mekonnen.

El estudio encontró que tanto el cambio climático como el aumento de incendios eran necesarios para producir el dominio de los árboles de hoja caduca de hoja ancha. En todos los escenarios de incendios probados donde los incendios aumentaron, se proyectó que ese cambio ocurrirá alrededor del año 2058. Si el calentamiento se produjo sin un aumento del fuego o viceversa, el modelo encontró que las coníferas de hoja perenne siguieron siendo el tipo de árbol dominante de Alaska durante el siglo XXI.

Otro componente forestal que se verá afectado es la vida silvestre. "Los árboles caducifolios de hoja ancha tienen un dosel grande que cubre la vegetación subyacente, potencialmente disminuyendo la cobertura de plantas herbáceas. Esas plantas, especialmente musgo, son forrajes muy importantes para la vida silvestre, "Dijo Mekonnen.

Y lo que es más, la técnica de modelado se puede utilizar para estudiar cómo el cambio climático y los incendios 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.