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    Conectando procesos costeros con sistemas globales

    Interfaces costeras, donde la tierra se encuentra con el mar, proporcionar muchos beneficios para la sociedad y los ecosistemas, como el turismo, comercio, e intercambio de nutrientes. Crédito:Dan Meyers en Unsplash

    Vivimos, trabaja, y jugar en la costa.

    Alrededor del 40 por ciento de la población mundial vive actualmente cerca de la costa. Gran parte de la energía del mundo defensa, y la infraestructura industrial está ubicada en la costa, y el transporte marítimo a través de puertos costeros representa más del 90 por ciento del comercio mundial.

    Pero los paisajes costeros también son vulnerables al cambio global. Para el 2100, más del doble de personas podrían vivir en áreas susceptibles a inundaciones, dado el aumento del nivel del mar, crecimiento urbano, inmigración, y escenarios de alta emisión de dióxido de carbono.

    "Los principales modelos [informáticos] climáticos globales que utilizan los investigadores describen la costa como un píxel que es esencialmente mitad tierra y mitad océano, ", dijo el biogeoquímico del PNNL Nick Ward." Simplemente entrega la tierra al mar ".

    En un artículo de revisión reciente, publicado el 18 de mayo en Comunicaciones de la naturaleza , un equipo interdisciplinario de investigadores dirigido por Ward propuso un camino para refinar la representación de las interfaces costeras en los modelos de sistemas terrestres utilizados para predecir el clima en la Tierra. Sugieren describir las funciones de las interfaces costeras a escala de ecosistema, clasificar los ecosistemas costeros en unos pocos tipos funcionales, utilizando modelos detallados que existen a escalas locales para esas categorías, y luego aplicar las lecciones aprendidas de los modelos locales a ecosistemas costeros similares en todo el mundo.

    Los modelos actuales del sistema terrestre (ESM) representan simplemente la interfaz tierra-mar. Un nuevo artículo de revisión dirigido por un investigador de la PNNL propone una representación más refinada que refleja la transición gradual de la tierra al mar en las interfaces costeras. Crédito:Nathan Johnson | PNNL

    Definición de gradientes de procesos costeros a escala de ecosistema

    Los modelos del sistema terrestre describen cómo los ecosistemas de todo el mundo interactúan a través de la transferencia de nutrientes y energía para influir en el clima. La diversidad biológica y geoquímica son la base de muchos de esos ciclos de transferencia, y los ecosistemas costeros albergan algunos de los sistemas con mayor diversidad biológica y geoquímica del planeta.

    Sin embargo, la mayoría de los detalles sobre la función de los ecosistemas costeros no se encuentran en los modelos actuales del sistema terrestre. Estos modelos representan actualmente una interfaz costera como una simple transición entre la tierra y el mar. En realidad, la interfaz es un cambio gradual, formado en gran parte por el equilibrio entre el flujo de las mareas y la descarga de agua dulce de la tierra.

    La geografía (costas escarpadas o poco profundas) es un factor principal que influye en la forma en que el agua dulce y el agua de mar interactúan en una interfaz costera. El efecto de las mareas viaja más hacia el interior a través de los ríos de marea para obtener costas menos profundas que aquellas donde los acantilados rocosos se encuentran con el mar. También, seguir el flujo de agua en una interfaz costera revela procesos y gradientes desde la escala de moléculas y microbios hasta árboles y sedimentos.

    La mezcla de agua dulce y salada en una interfaz costera genera un gradiente de salinidad que influye en los tipos de plantas que crecen tierra adentro, así como en la composición de las comunidades microbianas que viven en el suelo y el sedimento. Las plantas y microbios en una zona costera afectan los ciclos de nutrientes y carbono de un ecosistema, y los sedimentos arrastrados de la tierra a los ríos y estuarios influyen en la disponibilidad de nutrientes.

    "Estos factores se han estudiado en laboratorios y en diferentes lugares del mundo, "dijo Vanessa Bailey, un científico del suelo en PNNL. "Ahora queremos reunir a todos los que estudian la interfaz entre la tierra y el mar para comprender mejor los procesos conectados que ocurren en las interfaces costeras en la escala del ecosistema".

    La geografía de una línea costera —un margen activo empinado o un margen pasivo poco profundo— afecta cómo se mezclan el agua dulce y el agua de mar en una interfaz costera. Crédito:Nathan Johnson | PNNL

    Describir la disrupción y la resiliencia de los procesos costeros

    A medida que los científicos trabajan para comprender mejor cómo funcionan los ecosistemas costeros, también tienen una segunda tarea:estudiar qué tan resistentes son estos ecosistemas al cambio global. Dado que los ecosistemas costeros son una interfaz entre la tierra y el mar, también experimentan efectos de interrupciones en ambas áreas. La sequía y los cambios en el uso de la tierra tierra adentro pueden afectar los procesos costeros, junto con el aumento del nivel del mar en el océano.

    Con tantos procesos interconectados que ocurren en los ecosistemas costeros, Los científicos se enfrentan a muchas preguntas al crear modelos predictivos detallados de la función y respuesta de las interfaces costeras. ¿Qué procesos costeros y qué procesos terrestres deben incluirse? ¿En qué escalas geográficas y de tiempo? ¿Los modelos reflejan cómo los ecosistemas costeros podrían responder al cambio global?

    Clasificar los procesos costeros y coordinar la investigación futura

    En su artículo, el equipo de investigadores interdisciplinarios del mundo académico, laboratorios nacionales, y las agencias federales proponen una estrategia para responder a esas preguntas. Una forma de representar las interfaces costeras en el modelo del sistema terrestre es con un modelo de cada ecosistema costero del mundo. Sin embargo, con 372, 000 millas de costa alrededor del mundo, los investigadores reconocen que la tarea es inviable.

    Los ecosistemas costeros se ven muy diferentes en todo el mundo, pero podrían tener características comunes que son útiles para describir en detalle para el modelo del sistema terrestre. Crédito:USGS, Cameron Venti, y Nathan Anderson en Unsplash

    Así que ofrecen otra opción:clasificar los ecosistemas costeros en unos pocos tipos funcionales, hacer modelos detallados para esas categorías, y luego aplicar esos modelos a otros ecosistemas costeros.

    Las clasificaciones funcionales podrían describir características geográficas, como costas escarpadas o playas de suave pendiente. Podrían describir los ecosistemas de manera que agrupen diferentes tipos de sistemas de estuarios, planicies de marea, o costas juntas.

    "A medida que la comunidad científica desarrolla estos modelos, También revelará lagunas donde se necesitan más datos de observación para validar los modelos, "Dijo Ward. Para recopilar esos datos, él y sus colegas recomiendan aprovechar las redes de monitoreo ecológico a largo plazo existentes y dirigir la investigación hacia preguntas comunes.

    La tarea que tenemos por delante es algo que nadie puede hacer solo, concluyó el equipo. Ward estuvo de acuerdo:"El desarrollo de estos modelos detallados requerirá la coordinación entre instituciones, agencias de financiamiento, y las redes de investigación a largo plazo existentes para desarrollar una comprensión a escala mundial de las interfaces costeras ".


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