Perubahan iklim boleh secara drastik mengurangkan salji musim sejuk di hutan di seluruh timur laut Amerika Syarikat, mencipta masalah masalah ekosistem hutan yang terjejas serta populasi manusia yang tinggal di kawasan tersebut, menurut satu kajian baru.

Lukisan pada lebih daripada 60 tahun data yang menunjukkan kemerosotan salji musim sejuk pada Hutan Eksperimen Hubbard Brook di New Hampshire, penyelidik di Pusat Pengajian Siswazah Universiti Bandar Raya New York dan projek Boston University hingga pengurangan peratus 95 di kawasan hutan yang diliputi oleh salji tebal dalam melepasi Amerika timur laut pada tahun 2099.

Kawasan hutan di timur laut yang kini dilindungi oleh salji salji yang mendalam pada musim sejuk boleh mengecut dari 33,000 persegi batu hari ini hanya untuk 2,000 batu persegi, kawasan kira-kira satu perlima saiz Vermont, pada akhir abad 21st.

Para penyelidik mendapati bahawa perubahan ini boleh mengakibatkan penurunan peratus 40-55 dalam kadar pertumbuhan gula maple di kawasan-kawasan yang mengalami kemerosotan salji yang besar.

Jika ditanggung, unjuran ini akan menyebabkan gangguan besar dalam ekologi, kehidupan haiwan dan aktiviti manusia di dalam dan sekitar 85,000 batu persegi hutan kayu utara di Amerika Syarikat dan Kanada.

Kajian ini diterbitkan di Malaysia Tukar global Biologi.

Kepentingan snowpack yang mendalam

Perlindungan salji musim sejuk - terutamanya salji salji dalam - berfungsi sebagai fungsi penting dalam ekosistem hutan timur laut.

Setiap musim sejuk, salji merangkumi hutan seperti selimut. Lapisan tebal ini membantu banyak spesies tumbuhan, haiwan dan serangga yang menghadapi suhu subzero yang brutal. Ia juga membantu mengekalkan kesihatan pokok dan tanah hutan dengan menghalang permaidani merosakkan dari masuk ke tanah dan merosakkan akar dan organisma yang hidup di dalam tanah.

"Kami tahu bahawa akar pokok dan organisma kediaman tanah seperti mikrob, invertebrata (misalnya, arthropod) dan mungkin juga vertebrata seperti salamanders dan beberapa katak bergantung pada salji salji yang mendalam untuk melindungi mereka daripada suhu udara subfreezing pada musim sejuk," kata Andrew Reinmann, seorang penolong profesor dan penyelidik dengan Inisiatif Sains Persekitaran di Pusat Penyelidikan Sains Lanjutan di Pusat Siswazah, CUNY, dan dengan Jabatan Geografi Kolej Hunter, dan pengarang pertama kajian itu.

"Kehilangan salji salji boleh meningkatkan pendedahan akar pokok dan organisme ini kepada pembekuan tanah," katanya. "Dari kerja kita dan kerja orang lain, kita mendapati bahawa pembekuan tanah merosakkan akar pokok, meningkatkan kehilangan nutrien dari tanah, mengurangkan kelimpahan dan kepelbagaian arthropoda, dan boleh menjejaskan kelangsungan hidup musim menua benih beberapa spesies pokok."

Reinmann menyatakan bahawa pembekuan tanah mempunyai kesan melubangi kesihatan hutan. Dengan merosakkan akar dan mengubah kimia tanah, ia juga memberi kesan kepada kimia daun dan pertumbuhan cabang. Kesihatan hutan secara umum merosot sebagai nutrien utama, seperti nitrogen, mencuci keluar tanah dan masyarakat serangga mengalami kehilangan populasi dan kepelbagaian.

Kajian ini

Kajian baru yang dijalankan oleh Reinmann dengan Eleonora MC Demaria dari Pusat Penyelidikan Aliran Southwest dengan Pamela H. Templer dan Jessica R. Susser dari Jabatan Biologi di Boston University, menunjukkan bahawa tindak balas ekosistem terhadap kemerosotan salji boleh menghambat kadar pertumbuhan 40-55 peratus daripada pokok maple gula di hutan timur laut.

Untuk memahami bagaimana penyingkiran salji tebal mendalam mempengaruhi pertumbuhan pokok, penyelidik mengeluarkan salji salji dari plot hutan Hubbard Brook dan menganalisis kesan kesihatan pokok di kawasan tersebut dalam tempoh lima tahun.

Mereka mendapati bahawa tanpa penampan semulajadi ini, kedalaman tanah beku mencapai lebih dari 30 centimeter di kawasan di mana penutup salju telah dikeluarkan, berbanding dengan kira-kira 5 sentimeter di kawasan yang diliputi salji.

Menggunakan bit gerudi berongga khusus yang disebut pembesaran kenaikan, penyelidik mengeluarkan teras kayu bersaiz jerami dari batang maple gula. Dilihat di bawah mikroskop, teras kayu ini menunjukkan cincin pertumbuhan tahunan pokok dan membolehkan penyelidik mengesan kesan penyingkiran salji dalam masa nyata.

Para penyelidik mendapati bahawa selepas hanya dua tahun, gula maple meningkat kepada 40 lebih perlahan. Selama tiga tahun lagi, kadar pertumbuhan mereka kekal 40-55 lebih rendah daripada di kawasan-kawasan yang diliputi oleh salji salji dalam.

Oleh itu, apa-apa kemerosotan yang ketara di dalam, salji tebal penebat boleh menyebabkan kerosakan yang serius kepada ekosistem.

Para penyelidik mengatakan bahawa kemerosotan salji menurun dapat mengurangkan kadar pertumbuhan di kawasan hutan kayu utara oleh peratusan 20 hanya melalui kesannya ke atas pokok-pokok. Walaupun itu mungkin meremehkan jumlah kesan ke atas pertumbuhan hutan kerana ia tidak mengambil kira kerosakan akar yang disebabkan oleh pembekuan tanah.

Walaupun beberapa kajian terdahulu menunjukkan bahawa pemanasan suhu musim tumbuh dapat membantu mengimbangi kerosakan Disebabkan oleh penurunan harga salji, penyelidik percaya bahawa ini tidak mungkin.

Selama lima tahun yang lalu, penyelidik telah mempelajari pertumbuhan pokok dan kerosakan akar di bawah keadaan yang lebih panas sebagai sebahagian daripada Perubahan Iklim di Sepanjang Eksperimen Musim. Mereka menggunakan kabel pemanasan yang dikebumikan untuk memanaskan tanah hutan oleh 9 degrees Fahrenheit semasa musim tumbuh dari April hingga November. Semasa musim sejuk, para penyelidik mengeluarkan salji dari kawasan itu dan terus memanaskan tanah dengan kabel pemanasan, dengan berkesan mendorong kitaran pembekuan tanah. Setakat ini, mereka mendapati bahawa kerosakan yang disebabkan oleh kitaran beku ini tidak diimbangi oleh suhu tanah yang hangat.

Kesan penurunan snowpack

Di samping menjejaskan ekosistem hutan, kemerosotan salji yang mendalam akan memberi kesan langsung kepada kehidupan ramai orang yang tinggal di kawasan ini.

"Industri produk maple, industri perkayuan, industri pelancongan dan rekreasi sangat bergantung pada salji dan musim sejuk," kata Reinmann. "Kami menunjukkan dalam kerja kami yang menurunkan salji dan peningkatan dalam pembekuan tanah yang memberi kesan buruk kepada pokok-pokok maple gula, yang berada di tengah-tengah beberapa industri ini."

Reinmann memetik kesan-kesan berpotensi yang merosot pada pokok maple gula dalam industri sirap maple, sebagai musim sejuk yang lebih pendek dan lebih berubah-ubah mengurangkan panjang musim pengeluaran sap dan mengurangkan kualiti dan kuantiti maple.

Industri ski, yang tengah menjadi mata pencaharian dan ekonomi tempatan banyak bandar-bandar timur laut kecil, juga akan terkena keras. Musim sejuk salji yang rendah boleh kos industri ski melebihi $ 1 bilion dan 17,400 pekerjaan berbanding dengan purata musim.

Reinmann menyatakan bahawa walaupun industri ski dapat menimbulkan beberapa kemerosotan dalam salji salji dengan menghasilkan salji, ia mahal untuk berbuat demikian dan masih memerlukan cuaca sejuk.

"Pendek sekali mengurangkan pengurangan karbon dioksida dan mengurangkan perubahan iklim antropogenik, nampaknya tidak banyak yang boleh kita lakukan," katanya.

"Pada musim sejuk dan ekonomi, pemanasan musim panas berkemungkinan memberi impak negatif terhadap kehidupan orang ramai yang tinggal di rantau ini, serta orang-orang yang berkumpul di sana untuk pelancongan dan rekreasi."