Pohjoisen kasvillisuus muuttuu ilmaston lämmetessä

Uusien tutkimusten mukaan ilmaston lämpeneminen pidentää kasvukautta arktisilla alueilla. Lisäksi kasvillisuus näyttää muuttuvan pensas- ja puuvaltaisemmaksi. Kasvillisuuden muutoksilla on oma vaikutuksensa ilmastoon ja arktisten alueiden kasvillisuuden muutokset näyttäisivat voimistavan ilmaston lämpenemistä.

Ilmaston lämpeneminen aiheuttaa muutoksia eliölajien elinympäristöihin. Eliölajien täytyy reagoida muuttuvaan ympäristöön. Jotkut lajit siirtyvät toisille elinalueille ja jotkut lajit muuttavat vuodenaikarytmiään. On myös lajeja, jotka eivät pysty siirtymään uusille alueille eivätkä myöskään sopeutumaan muutoksiin. Sellaiset lajit kuolevat sukupuuttoon.

Arktisilla alueilla ilmaston lämpeneminen on ollut erityisen voimakasta. Niinpä ilmaston lämpenemisen vaikutukset näkyvät arktisilla alueilla selvästi. Ilmaston lämpenemisen myötä jää- ja lumipeite vähenee. Ikirouta myös sulaa monilla alueilla. Jään ja kylmyyden läsnäoloon sopeutuneille lajeille arktisten alueiden lämpeneminen aiheuttaa sopeutumispaineita. On vallattava uusia elinalueita tai sopeuduttava uuteen lämpimämpään ympäristöön tai hävittävä. Toisaalta jään ja kylmyyden väheneminen avaa uusia alueita lämpimämmän ilmaston lajien vallattavaksi. On siis odotettavissa, että ilmaston lämmetessä arktisten alueiden lajistossa tapahtuu muutoksia. Maapallon eliöstö vaikuttaa osaltaan ilmastoon, joten lajiston muutoksien voidaan olettaa myös aiheuttavan muutoksia ilmastoon.

Eliölajien ajoitus muuttuu

Arktisilla alueilla on voimakas vuodenaikavaihtelu ja ilmaston lämpeneminen vaikuttaa myös tähän. Kasvukausi pitenee ja lintujen pesiminen aikaistuu. Hyönteisten eri vaiheiden ajoitus muuttuu ja kasvit kukkivat eri aikaan. Ajoituksen muuttuminen vaikuttaa toisistaan riippuvien lajien (esimerkiksi kukat ja mehiläiset) selviytymiseen, sillä eri lajien ajoitus muuttuu eri tavalla ja on mahdollista, että aikuisten perhosten aikaan ei olekaan tuttu ravintokasvi kukkimassa. Ilmaston lämmetessä kuitenkin edelleen esiintyy kylmiä jaksoja. Lajien tottuessa lämpimään ilmastoon niiden riski menehtyä kylminä kausina kasvaa.

Zeng ja muut ovat selvitelleet uudessa tutkimuksessa pohjoisten alueiden kasvillisuuden vuodenaikaan liittyvän ajoituksen muuttumista vuosien 2000 ja 2010 välillä. Tutkimuksessa käytettiin satelliittimittauksia MODIS-mittalaitteesta kasvillisuuden seuraamiseen. Lisäksi tarkasteltiin satelliittimittauksia AVHRR-mittalaitteesta viimeisen kolmen vuosikymmenen ajalta.

Tutkimuksen tuloksien mukaan pohjoisten alueiden kasvukausi piteni viime vuosikymmenella. Suurin osa kasvaukauden pidentymisestä johtuu kasvukauden alkamisesta keskimäärin 4,7 päivää aikaisemmin. Kasvukauden loppu siirtyi keskimäärin 1,6 päivää myöhemmäksi, mikä myös pidensi kasvukautta.

Pohjois-Amerikan ja Euraasian välillä oli suuria eroja kasvukauden ajoituksen muutoksissa. Pohjois-Amerikassa kasvukausi alku siirtyi 11,5 päivää aikaisemmaksi ja kasvukauden loppu viivästyi 2,2 päivällä (eli kasvukausi piteni melkein 14 päivällä). Euraasiassa kasvukauden alku siirtyi 2,7 päivää aikaisemmaksi ja kasvukauden loppu viivästyi 3,5 päivällä (kasvukausi piteni noin kuudella päivällä).

Yllä esitetyt tulokset ovat perustuvat MODIS-satelliitin mittauksiin. Niiden perusteella kasvukauden piteneminen johtuu pääasiassa kasvukauden alun siirtymisestä aikaisemmaksi. AVHRR-satelliitin mittausten mukaan viimeisen kolmenkymmenen vuoden ajalta tilanne näyttää päinvastaiselta. AVHRR:n mittauksissa kasvukausi näyttää pidenneen pääasiassa kasvukauden lopun siirtyessä myöhemmäksi. Näiden kahden päinvastaiset tulokset antavat aihetta epäillä mittaussarjoja ja onkin tehtävä vielä lisää työtä satelliittimittausten kalibroimisessa.

Tundran kasvillisuus muuttuu

Ilmaston lämpenemisen myötä eliöstön levinneisyysalueet siirtyvät kohti suotuisampia elinalueita. Yleensä siirtyminen tapahtuu kohti viileämpiä alueita, koska lajit ovat tottuneet elämään tietyissä lämpötiloissa ja ilmaston lämpenemisen myötä elämiseen otollisten lämpötilojen alueet siirtyvät. Yleensä siirtyminen tapahtuu napoja kohti ja/tai korkeammalle.

Lajiston siirtyessä tietyn alueen lajisto muuttuu. Niinpä aiemmin pääasiassa ruohovartisten kasvien hallitsemalla arktisella tundralla on odotettavissa pensaiden ja puiden yleistymistä. Pensaikon yleistyessä sen varjoon jäävät lajit harvinaistuvat valon puutteen vuoksi. Ilmaston lämpeneminen saattaa siis muuttaa tundralajiston erilaiseksi kuin nykyään. Tyypillisiä tundraa valloittavia puita ja pensaita ovat muun muassa pajut, lepät ja vaivaiskoivu.

Lisäksi ilmaston lämpeneminen siirtää nykyiselle tundralajistolle sopivan lämpötilan alueita pohjoisemmaksi, joten tundralajisto myös pyrkii siirtymään sinne. Ikävä kyllä vastaan tulee Pohjoinen jäämeri, eivätkä lajit pääse siirtymään siitä pohjoisemmaksi, elleivät äkkiä kehity vesieliöiksi.

Myers-Smith ja muut ovat arvioineet olemassa olevaa havaintoaineistoa tundran kasvillisuuden muutoksista ja selvitelleet muutoksien syitä. Pensaiden lisääntyminen tundralla on havaittu viimeisen sadan vuoden aikana joka puolella arktisia alueita. Samaten vuoristoista on raportoitu pensaikon leviämisestä korkeammalle.

Satelliittimittauksissa ympäri arktisia alueita näkyy kasvillisuuden tuottavuuden kasvu, mikä on tapahtunut samaan aikaan ilmaston lämpenemisen kanssa. Tuottavuuden kasvulle on kuitenkin monia syitä lämpötilan nousun lisäksi, kuten esimerkiksi lumipeitteen väheneminen, ikiroudan sulaminen ja ihmisen toiminta.

Ropars ja Boudreau ovat tutkineet kasvillisuuden muutoksia pohjoisella puurajalla Kanadan Quebecissä. He vertailivat alueelta otettuja ilmakuvia vuosien 1957 ja 2008 välillä. Vertailun tuloksien mukaan pensaslajisto lisääntyi alueella. Pääasiassa tämä johtuu grönlanninpensaskoivun (Betula glandulosa) lisääntymisestä. Alueen pensoittuminen näyttäisi jatkuvan edelleen.

Kasvillisuuden muutokset vaikuttavat ilmastoon

Kasvillisuuden muutokset vaikuttavat arktisten alueiden ekosysteemeihin, mutta myös energiataseeseen, paikallisilmastoon sekä hiilen ja veden kiertoon. Kasvillisuuden muutokset voivat joko vähentää tai voimistaa meneillään olevaa lämpenemistä. Dramaattiset muutokset arktisten alueiden kasvillisuudessa vaikuttaisivat myös globaaliin hiilenkiertoon ja pinnan heijastuskyvyn muutosten kautta myös globaaliin ilmastoon. (Myers-Smith ja muut, 2011)

Kasvillisuuden korkeuden ja tiheyden kasvaessa kasvillisuus heijastaa pienemmän osan saapuvasta auringonvalosta takaisin avaruuteen, eli aiempaa suurempi osa auringonvalosta jää lämmittämään maapallon pintaa. Tämä heijastuskyvyn, eli albedon, muutos on havaittu useissa tutkimuksissa.

Kasvillisuus vaikuttaa myös maaperän ja ikiroudan lämpötilaan. Lisäksi kasvillisuus vaikuttaa lumen kerääntymiseen, mikä myös vaikuttaa maaperän lämpötilaan. Maaperän lämpötila saattaa pensaikkoisella alueella olla talvella jopa 30 celsiusastetta lämpimämpää kuin ilman lämpötila. Pensaikoista vapaalla alueella taas maaperän lämpötila saattaa olla suunnilleen sama kuin ilman lämpötila. Keväällä kasvillisuus vaikuttaa lumen sulamiseen. Kasvillisuuden lumea tummempi pinta imee auringonvaloa ja sulattaa ympäristön lunta. Toisaalta korkea kasvillisuus varjostaa lunta ja näin hidastaa sen sulamista. Kesällä kasvillisuuden varjostus viilentää maaperän lämpötilaa.

Bonfils ja muut ovat tutkineet arktisen kasvillisuuden muutoksien vaikutuksia ilmastoon ilmastomallin avulla. Heidän tuloksiensa perusteella arktisten alueiden pensaikkoituminen lisää lämpenemistä. Lisäksi näyttää siltä, että kasvillisuuden korkeus vaikuttaa lämpenemisen määrään. Korkeampi kasvillisuus lämmittää ilmastoa enemmän.

Kasvillisuuden lisääntyminen aiheuttaa lämpenemistä kahdella tavalla. Toinen on yllä mainittu heijastuskyvyn muutos ja toinen on kasvillisuuden vaikutus kosteuden haihtumiseen. Korkeampi kasvillisuus vaikuttaa keväällä aikaisemmin heijastuskykyyn ja haihduttaa vettä tehokkaammin kuin matala kasvillisuus. Korkeampi kasvillisuus myös näyttäisi lämmittävän maaperää enemmän kuin matalampi kasvillisuus. Kasvillisuuden lämmittävät vaikutukset toimivat sitten yhdessä merijään muutoksien ja merestä haihtuvan kosteuden kanssa lämmittäen arktisia alueita.

Lähteet:

C J W Bonfils et al 2012, On the influence of shrub height and expansion on northern high latitude climate, Environ. Res. Lett. 7 015503 doi:10.1088/1748-9326/7/1/015503. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Isla H Myers-Smith et al 2011, Shrub expansion in tundra ecosystems: dynamics, impacts and research priorities, Environ. Res. Lett. 6 045509 doi:10.1088/1748-9326/6/4/045509. [tiivistelmä, koko artikkeli]

P Ropars and S Boudreau 2012, Shrub expansion at the forest–tundra ecotone: spatial heterogeneity linked to local topography, Environ. Res. Lett. 7 015501 doi:10.1088/1748-9326/7/1/015501. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Heqing Zeng et al 2011, Recent changes in phenology over the northern high latitudes detected from multi-satellite data, Environ. Res. Lett. 6 045508 doi:10.1088/1748-9326/6/4/045508. [tiivistelmä, koko artikkeli]

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s

%d bloggers like this: