Die Arktis und boreale Breiten erwärmen sich schneller als jede andere Region der Erde. Diese alarmierende Feststellung bildet die Grundlage für drei neue Studien, die von Wissenschaftlern des Earth System Science Departments der University of California, Irvine, durchgeführt wurden. Die Ergebnisse zeigen tiefgreifende Veränderungen in den Ökosystemen dieser Regionen, die durch eine Kombination aus Klimawandel und zunehmenden Waldbränden verursacht werden.
Zunehmende Waldbrände und ihre Folgen
In einer Studie, die in der Zeitschrift Global Change Biology veröffentlicht wurde, deckt das Team um den Doktoranden Jinhyuk Kim auf, wie Waldbrände die Raten der Photosynthese in den Wäldern von Kanada und Alaska beeinflussen. Die Brände vernichten langsam wachsende Schwarzfichtenwälder, die eine wichtige Rolle in der Kohlenstoffspeicherung der Bodenorganik spielen. An ihre Stelle treten schnell wachsende Laubgehölze wie Weiden und Espen, die sich schneller etablieren und eine höhere metabolische Rate aufweisen.
Diese Veränderungen haben zwar den kurzfristigen Effekt, dass mehr Kohlendioxid aus der Atmosphäre durch die erhöhte Photosyntheserate absorbiert wird, jedoch wird der in den Pflanzen und ihren organischen Böden gespeicherte Kohlenstoff durch die Brände freigesetzt. Langfristig könnte dies die Fähigkeit der Wälder, als Kohlenstoffsenken zu fungieren, beeinträchtigen, so Kim.
Veränderungen in der Vegetation und deren globale Auswirkungen
Weitere Studien beschäftigen sich mit der Art und Weise, wie sich die Vegetation in der Arktis und der alpinen Tundra verändert. Allison Welch, ebenfalls Doktorandin, beobachtete ein verstärktes Wachstum von größeren, laubabwerfenden Sträuchern in der Arktis. Insbesondere die Ausbreitung von Erlenarten könnte die Produktivität der Vegetation an diesen Standorten erhöhen. Dies hat jedoch auch zur Folge, dass die Dicke der organischen Schicht abnimmt, was wiederum die Stabilität des darunterliegenden Permafrostes gefährdet. Der Permafrost enthält riesige Mengen an gefrorenem organischen Material, das bei Auftauen Treibhausgase wie Kohlendioxid freisetzen könnte.
In der dritten Studie, veröffentlicht in den Geophysical Research Letters, untersuchte das Team um den Doktoranden Hui Wang, wie sich die Emissionen von Isopren in der Arktis aufgrund der Erwärmung erhöhen. Isopren beeinflusst die Bildung von Ozon, Aerosolen und Methan in der Atmosphäre, was wiederum lokale und globale Klimaeffekte haben kann.
Ein instabiles Umfeld mit weitreichenden Konsequenzen
Die Studien zeigen, dass die arktisch-borealen Ökosysteme aufgrund von Waldbränden und Erwärmung schnell und tiefgreifend verändert werden. Claudia Czimczik, Mitautorin der Studie von Welch, betont, dass die zunehmende Aktivität von Waldbränden das Potenzial hat, das Tauen des Permafrosts über die bisher erwarteten Raten hinaus zu beschleunigen.
Diese dynamischen Veränderungen weisen auf ein instabiles Umfeld hin, in dem die Artenzusammensetzung der Pflanzen sich schnell ändert und die Reaktion dieser Pflanzen auf das sich schnell verändernde Klima komplexe Wechselwirkungen nach sich zieht. Diese Veränderungen haben bedeutende Konsequenzen für die Umwelt und das gesamte Erdsystem. Die Dringlichkeit, diese Prozesse besser zu verstehen und darauf zu reagieren, könnte nicht höher sein.
Das sich abzeichnende Bild ist beunruhigend, unterstreicht jedoch die Notwendigkeit für eine verstärkte globale Zusammenarbeit und verstärkte Forschungs- und Schutzmaßnahmen in diesen kritischen Regionen der Welt. Können wir es uns leisten, auf diese Warnsignale nicht zu reagieren?