Las latitudes árticas y boreales se están calentando más rápido que cualquier otra región de la Tierra. En tres nuevos estudios, científicos del sistema terrestre de la Universidad de California en Irvine informan cómo están cambiando los ecosistemas en estas regiones.
En un estudio publicado en Global Change Biology , un equipo dirigido por el Ph.D. en ciencias del sistema terrestre. El candidato Jinhyuk Kim del laboratorio de James Randerson, profesor de ciencia del sistema terrestre, revela cómo los incendios forestales están aumentando las tasas de fotosíntesis en Canadá y Alaska.
Encuentran que los crecientes incendios forestales están acabando con los bosques de abetos negros que crecen relativamente lentamente y contribuyen a la capa orgánica de los suelos subyacentes. En muchas zonas, los arbustos y árboles de hoja caduca, como los sauces y los álamos, están llegando después de un incendio. Estas plantas tienen un metabolismo mucho más alto, lo que significa que pueden establecerse más rápido que el abeto.
En 2023, Canadá vivió su temporada de incendios forestales más devastadora, con más de 46 millones de acres quemados. El trabajo de los autores sugiere que estos incendios pueden acelerar los cambios en los bosques del norte que ya están en marcha debido al cambio climático.
"Estamos viendo niveles más altos de fotosíntesis que persisten durante décadas después del incendio", dijo Kim. "En lugar de que los bosques de coníferas de hoja perenne regresen de inmediato, en algunas regiones vemos un reemplazo a largo plazo de estos bosques con especies de crecimiento más rápido".
Cuanta más fotosíntesis haya, más plantas podrán eliminar dióxido de carbono de la atmósfera. Una suposición es que esto podría crear un sumidero de dióxido de carbono y ayudar a moderar el calentamiento global.
"Pero debido a que se ha quemado el carbono almacenado en las plantas y sus suelos orgánicos, incluso el aumento en la fotosíntesis que observamos no se traduce necesariamente en un mayor almacenamiento de carbono a largo plazo", dijo Kim. "Las tendencias crecientes de los incendios forestales tienen implicaciones significativas para la composición de las especies forestales y la función del ecosistema, pero probablemente afecten negativamente al sumidero de carbono terrestre. Por eso es importante estudiar cómo el paisaje cambiante debido a los incendios forestales y el calentamiento influye en diferentes aspectos del ciclo del carbono terrestre". /P>
Para medir la tasa de cambio de la fotosíntesis en las plantas boreales, Kim y su equipo utilizaron datos de los satélites Orbiting Carbon Observatory 2 que rastrean la fluorescencia de las plantas para utilizarlos como indicador de la fotosíntesis.
"Es una medición más reciente que hemos podido observar globalmente", dijo Kim, quien explicó que el uso de mediciones de fluorescencia es un enfoque novedoso para medir la fotosíntesis. "También tenemos esta larga serie temporal de cobertura terrestre de Landsat, y podemos observar cómo los incendios están cambiando la cobertura vegetal terrestre y luego vincularla a los cambios en la señal de fluorescencia inducida por el sol. Descubrimos que los incendios forestales están cambiando la cobertura terrestre, lo que, a su vez, puede mejorar la estacionalidad de los flujos de carbono a grandes escalas espaciales."
Kim añadió que es una señal de ecosistemas inestables en los que los tipos de plantas de la región están cambiando rápidamente.
En otro estudio de un equipo dirigido por el Ph.D. en ciencias del sistema terrestre. Allison Welch, candidata, los investigadores describen qué tipo de plantas se están expandiendo hacia el Ártico y la tundra alpina.
"Con el aumento de las temperaturas y la actividad de los incendios forestales, estamos viendo un mayor crecimiento de arbustos caducifolios más grandes", dijo Welch, cuyo equipo estudió cinco sitios diferentes de la tundra alpina para la investigación, que aparece en Arctic, Arctic, and Alpine Research .
"Encontramos un mayor crecimiento de arbustos de una especie específica llamada aliso", dijo Welch, que trabaja en el laboratorio de Claudia Czimczik, profesora de ciencia del sistema terrestre. "Y simplemente aumentó la productividad de la vegetación en general en estos sitios".
El equipo de Welch también informó de una disminución en el espesor de la capa orgánica (la capa superior del suelo caracterizada por un alto contenido de carbono orgánico) en sus sitios de tundra. Las capas orgánicas menos profundas, explicó Welch, significan que hay menos aislamiento para el permafrost ártico subyacente. El permafrost contiene vastas reservas de materia orgánica congelada que, si se descongela, puede descomponerse y liberar a la atmósfera gases que calientan el planeta, como el dióxido de carbono. "Si tienes una capa orgánica saludable, probablemente promoverás la estabilidad del permafrost", afirmó Welch.
En el tercer estudio, publicado en Geophysical Research Letters , un equipo dirigido por Ph.D. El candidato Hui Wang, que trabaja en el Departamento de Ciencias del Sistema Terrestre con el profesor Alex Guenther, obtuvo mediciones de campo y luego realizó simulaciones por computadora para describir cómo, a medida que los ecosistemas árticos experimentan un clima más cálido, las emisiones de la molécula isopreno están aumentando a un ritmo que mucho más alto de lo previsto.
"Este cambio cambiará indirectamente el clima", afirmó Wang. Esto se debe a que el isopreno afecta la formación de ozono, aerosoles y niveles de metano en el aire. Los aerosoles influyen en la formación de nubes, lo que a su vez puede influir en el clima local. Y las plantas, explicó Wang, liberan más isopreno cuando el clima es más cálido.
Los cambios informados en los estudios apuntan hacia ecosistemas árticos-boreales que están cambiando rápidamente en respuesta a los incendios forestales y el calentamiento.
"Estos tres estudios son ejemplos de cómo el Ártico está cambiando más rápidamente de lo esperado", dijo Czimczik, coautor del artículo de Welch. "El aumento de la actividad de los incendios forestales, a través de su efecto sobre la composición de la vegetación, tiene el potencial de acelerar el deshielo del permafrost más allá de las tasas que esperábamos debido al cambio climático".
"Podemos ver que el medio ambiente es inestable y que existen interacciones complejas no sólo de las cambiantes comunidades de plantas, sino también de las respuestas de esas plantas al clima que cambia rápidamente. Esto tiene consecuencias para el medio ambiente y el sistema terrestre en general, por lo que es algo importante. que necesitamos entender mejor", afirmó Kim.
Más información: Jinhyuk E. Kim et al, Aumentos de la fotosíntesis inducidos por incendios forestales en ecosistemas de bosques boreales de América del Norte, Biología del cambio global (2024). DOI:10.1111/gcb.17151
Allison M. Welch et al, Implicaciones del crecimiento de arbustos de aliso para las propiedades del suelo de la tundra alpina en el interior de Alaska, investigación ártica, antártica y alpina (2023). DOI:10.1080/15230430.2023.2285334
Hui Wang et al, Las olas de calor del Ártico podrían influir significativamente en las emisiones de isopreno de los arbustos, Cartas de investigación geofísica (2024). DOI:10.1029/2023GL107599
Información de la revista: Cartas de investigación geofísica , Biología del cambio global
Proporcionado por la Universidad de California, Irvine
