Frente al mar de la costa este de Virginia hay una cadena de islas barrera deshabitadas que ayudan a proteger la costa continental de las tormentas que, gracias al cambio climático, están aumentando tanto en frecuencia como en intensidad.

Sin embargo, estas 23 islas que se extienden desde la isla Assateague en la frontera de Maryland hasta la isla Fisherman cerca del puente-túnel de la bahía de Chesapeake están amenazadas por el cambio climático y el aumento del nivel del mar.

A medida que la temperatura media sube ligeramente, una especie de arbusto, Morella cerifera (mirto de cera), ha proliferado en un grado asombroso en muchas de las islas. En el pasado, el arbusto moriría en inviernos extremos. Ahora crece todo el año empujar pastos que construyen dunas de arena esenciales para proteger las islas.

"Este arbusto siempre ha estado aquí, es una especie nativa. Pero acaba de hacerse cargo "dijo Julie Zinnert, Doctor., profesor asistente en el Departamento de Biología de la Facultad de Humanidades y Ciencias, en una visita reciente a Hog Island. "Si miras de esta manera, eso es todo arbusto. Es una pared de arbustos solo matorrales descomunales. Y eso se debe al cambio climático ".

La explosión de Morella en la isla Cobb provocó tanta erosión que una semana del nordeste en la primavera rompió la isla, esencialmente dividiéndolo en dos.

Las imágenes de satélite de 1984 a 2016 muestran que diez de las islas, Cedar, Cobb, Pescador, Cerdo, Metompkin Mirto, Parramore, Barco Shoal, Smith y Wreck:se han reducido en un 27 por ciento. Durante ese período, la cubierta de arbustos se expandió a aproximadamente el 40 por ciento del paisaje.

En la isla de Parramore, un área que antes estaba repleta de árboles ahora es un bosque fantasma.

"Puedes ver literalmente árboles que han muerto en la playa. Parcelas que solían ser bosques marítimos, ahora puedes mirar y están en el océano. Puedes ver literalmente la erosión, "dijo Natasha Woods, Doctor. investigador postdoctoral en VCU. "Las personas que no creen que el cambio climático esté ocurriendo, estas islas son un gran ejemplo que podría mostrarles para demostrar lo contrario ".

Entendiendo la ecología

Con las islas barrera de Virginia amenazadas por el cambio climático y el aumento del nivel del mar, el Laboratorio de Ecología de Plantas Costeras de la Virginia Commonwealth University está llevando a cabo una serie de experimentos que tienen como objetivo explorar los procesos ecológicos y geomórficos que afectan su resiliencia.

"Nuestro objetivo general es comprender las interacciones entre la ecología de las plantas y los procesos físicos en respuesta a un clima cambiante, "dijo Zinnert, investigador principal del laboratorio. "Es importante porque durante mucho tiempo se ha pensado que los procesos físicos estructuran las comunidades de vegetación. Pero estamos demostrando que no es un proceso unidireccional sino una interacción:la ecología del sistema es importante y debe tenerse en cuenta si queremos comprender verdaderamente y hacer predicciones para el futuro ".

El laboratorio es uno de varios que forman parte del proyecto de Investigación Ecológica a Largo Plazo de la Reserva de la Costa de Virginia, que está financiado por la National Science Foundation y que se enfoca en investigar el "mosaico de transiciones y sistemas de estado estacionario que comprenden el paisaje barrera-isla / laguna / tierra firme de la costa este de Virginia".

La subvención se administra a través del Departamento de Ciencias Ambientales de la Universidad de Virginia, e incluye investigadores de la Universidad de Boston, Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, Universidad George Washington, Virginia Tech, el Instituto de Ciencias Marinas de Virginia, The Nature Conservancy y VCU.

Un modelo para predecir el futuro

Uno de los objetivos de la investigación del equipo de VCU es desarrollar un modelo matemático que evalúe los cambios en las islas de barrera durante períodos cortos en función de diferentes condiciones ambientales para predecir el estado de las islas en el futuro.

El modelo, que se está desarrollando en colaboración con David M. Chan, Doctor., profesor asociado del Departamento de Matemáticas y Matemática Aplicada, amplía un modelo celular existente de dunas, desarrollo de la playa y la vegetación para incluir más de la dinámica de la isla, como las interacciones de múltiples especies de vegetación, efectos de salinidad, aumento del nivel del mar y otros factores.

"Los modelos son herramientas importantes para los científicos, ya que muchos experimentos son imposibles de realizar, "Chan dijo." En este caso, nos gustaría predecir el futuro de las islas barrera, lo que planeamos hacer basándonos en simulaciones de estos modelos abstractos. Debido a que las interacciones entre el paisaje y las comunidades ecológicas son muy complicadas, es posible que se produzcan cambios a largo plazo mediante una mejor comprensión de estas interacciones en toda la isla ".

El modelo será útil para las comunidades costeras de todo el mundo, muchos de los cuales están lidiando con preguntas difíciles relacionadas con cómo adaptarse al aumento del nivel del mar y al cambio climático.

"Aportará conciencia al público y educación sobre el valor de la vegetación costera y cómo los procesos naturales estructuran las comunidades costeras y cómo estas cambiarán con el aumento del nivel del mar y las tormentas". ", Dijo Zinnert." Comparo esto con nuestra conciencia actual sobre los humedales y las marismas y la protección que ofrecen después del huracán Katrina ".

Por ejemplo, ella dijo, el modelo podría proporcionar una ayuda valiosa a las comunidades al predecir cosas como inundaciones y cómo podría ser diferente dado el tipo de vegetación presente.

"La idea básica es que este modelo podría aplicarse en cualquier lugar, a lo largo de cualquier costa, ", Dijo Zinnert." [Con modelos anteriores], ha habido menos énfasis en la ecología del sistema. Pero nuestra investigación muestra que la ecología es realmente importante para nuestra comprensión ".

Por último, Zinnert dijo:La investigación del equipo está alimentando la pregunta:¿Podemos predecir cómo cambiará la costa?

"Primero, comenzaremos con las islas barrera, pero creo que también puede escalar a una costa natural, ", dijo." ¿Podemos hacer predicciones sobre cómo se verán [las islas y las costas] en 20 años? 50 años, 100 años dado el calentamiento climático, dada la actividad perturbadora, dado el aumento del nivel del mar? "

67 por ciento de una isla desaparecida

Durante todo el verano Los investigadores de VCU han estado tomando un viaje en bote de 30 minutos desde la costa este hasta las islas de barrera para realizar experimentos. En un viaje reciente, el equipo, que incluía dos estudiantes de maestría y un estudiante de estudios ambientales de pregrado, visitó Hog Island para tomar muestras de agua, comprobar el estado de los experimentos que implican el crecimiento de gramíneas constructoras de dunas, y más.

Spencer Bissett, Doctor., un instructor de biología de VCU, usó un augur de suelo para cavar agujeros hasta el nivel freático y luego bombeó muestras.

"Los llevaremos de regreso al laboratorio y luego se analizarán para determinar su contenido de carbono, ", dijo." Estamos tratando de averiguar dónde está el carbono fijo que ingresa al sistema a través de las plantas, a donde va ¿Será secuestrado en el suelo y luego saldrá en un gran eructo cuando la isla se vuelque? ¿Es solo que los microbios vuelven a respirar y regresan a la atmósfera? ¿Luego fluye hacia el agua subterránea y se dirige al océano? ¿Permanecer en el nivel freático? "

Cercano, Otro experimento fue probar el crecimiento de pastos a varias profundidades para ver si hay un punto en el que son esenciales para el crecimiento del arbusto que se está extendiendo por la isla.

"En nuestro sistema, sabemos que eventualmente el arbusto toma el control, pero para capturar eso con precisión y poder modelarlo, tenemos que saber:¿Cuándo se hace cargo exactamente? ", dijo Zinnert." ¿Y son las hierbas realmente esenciales para el crecimiento de ese arbusto? Creemos que lo son porque lo vemos pero [este experimento] en realidad está probando para saber eso ".

Ese experimento ella dijo, es esencial para comprender los complejos procesos ecológicos involucrados en el cambio de la isla de un sistema dominado por pastos a arbustos.

"Una de las cosas que hemos contribuido hasta ahora es que hemos demostrado que no es una progresión lineal. Es un cambio abrupto que ocurre y es irreversible, ", Dijo Zinnert." Tenemos algunas parcelas donde realmente cortamos los arbustos. Observamos lo que regresa después de que quitamos los arbustos y no es el mismo sistema. Entonces es un cambio irreversible en el sistema. Y esto es algo que se está notando en todo el mundo, particularmente con arbustos, pero también con otras especies ".

En ningún lugar es más evidente ese cambio irreversible que en Cobb Island, ella dijo.

"Cobb tuvo esta expansión de arbustos y luego la ves erosionarse con el tiempo, ", dijo." Cuando miras la masa continental de la isla Cobb desde 1984 hasta 2016, algo así como el 67 por ciento simplemente se ha ido. Es increíble. Y lo atribuimos a la expansión del arbusto ".