Klimaatverandering is een gecompliceerd fenomeen met een verscheidenheid aan zowel abrupte als geleidelijke effecten, waar wetenschappers hard aan werken om deze bloot te leggen. Opkomende bevindingen over hoe verschillende ecosystemen reageren op een veranderend klimaat, die voortkomen uit langetermijnonderzoek dat is uitgevoerd via het 40-jarige Long-Term Ecological Research (LTER) -programma van de National Science Foundation, zijn nu gepubliceerd in een reeks artikelen in het tijdschrift BioScience .

UC Santa Barbara's Santa Barbara Coastal (SBC) LTER en Moorea Coral Reef (MCR) LTER behoren tot de 28 locaties over de hele wereld waar langetermijnonderzoek belangrijke inzichten oplevert.

"Het onderscheiden van de effecten van klimaatverandering als gevolg van een toename van de frequentie van abrupte gebeurtenissen en geleidelijke richtingsveranderingen vereist een langetermijnperspectief", zegt Dan Reed, een onderzoeksbioloog aan het Marine Science Institute van UC Santa Barbara en een van de oprichters van de SBC LTER . "Onderzoek op LTER-locaties is goed in staat om beide soorten klimaatveranderingsverschijnselen te onderzoeken, omdat het langetermijnobservatiegegevens combineert om patronen van ruimtelijke en temporele verandering te documenteren met experimenten, en gerichte bemonstering om de biologische en fysiochemische mechanismen te identificeren die de waargenomen wijzigingen."

Tot de informatie die op de LTER-locaties wordt verzameld, behoren gegevens over veranderingen in lucht- en watertemperatuur, regenval, zeeniveau, nieuwe verstoringen, veranderde primaire productie, verbeterde kringloop van organisch en anorganisch materiaal en veranderingen in de populaties en gemeenschappen.

Klimaatverandering produceert op verschillende plaatsen suites met verschillende en vaak unieke effecten. De bevindingen gepresenteerd in de BioScience LTER-serie onderzoeken hoe klimaatverandering eruit ziet in vier belangrijke ecosystemen:bos en zoet water, droge gebieden, kustgebieden en oceanen.

"Veel kustecosystemen worden gedefinieerd door structuurvormende basissoorten, die een onevenredig belangrijke rol spelen bij het bepalen van de ecologische kenmerken van het systeem en hun sociaaleconomische voordelen," zei Reed.

Bij de SBC LTER speelt gigantische kelp een buitenmaatse rol in de wateren net voor de kust van Santa Barbara, waardoor onderzeese bossen ontstaan ​​die tot de meest productieve ecosystemen ter wereld behoren. Klimaatverandering beïnvloedt deze productiviteit, in de vorm van stijgende zeetemperaturen en stormen die het vermogen van de kortstondige kelpen om zich te vestigen kunnen beïnvloeden en gemeenschappen van vissen en andere zeedieren kunnen aantrekken die deze bossen hun thuis noemen.

Ondertussen vertegenwoordigt de MCR LTER, gelegen in Frans-Polynesië, een van de meest biodiverse ecosystemen ter wereld, dankzij de fundamentele soorten - rifbouwende koralen. Klimaatverandering heeft hier vooral invloed op de watertemperatuur, wat in toenemende mate resulteert in het "bleken" van koraal, dat verhongert wanneer hittestress ervoor zorgt dat ze hun symbiotische algen verliezen. Krachtigere stormen vernietigen ook het leefgebied dat veel organismen hun thuis noemen.

"Terwijl sterke stormen een grote verstoring van koraal zijn geweest gedurende hun geologische geschiedenis, zijn episodes van massale koraalverbleking door mariene hittegolven een recent fenomeen dat in hevigheid en frequentie toeneemt naarmate klimaatverandering de oceaan opwarmt," zei Russ Schmitt, een professor van ecologie in de afdeling Ecologie, Evolutie en Mariene Biologie van UCSB en hoofdonderzoeker van de MCR LTER-site in het Marine Science Institute van UCSB.

"Onze paper onderzoekt de resultaten van LTER-onderzoek in kelpbossen, koraalriffen, getijdenmoerassen, zeegrasweiden, mangrovebossen en barrière-eilanden die aantonen hoe klimaatverandering de overvloed en prestaties van soorten kustfunderingen verandert om ecologische kenmerken en diensten van hele kustgebieden te beïnvloeden. ecosystemen," zei Reed. "We bespreken hoe de geïntegreerde onderzoeksaanpak die door LTER-sites wordt gedeeld, bijzonder effectief is geweest bij het kwantificeren van de mate waarin kustecosystemen in staat zijn weerstand te bieden aan en te herstellen van verschillende vormen van klimaatverandering en hun vermogen om zich op lange termijn aan klimaatverandering aan te passen. "

Andere artikelen in de serie concentreren zich op de ecologie van droge gebieden, waar opwarming, in combinatie met multi-decadale droogtecycli, overstromingen en bosbranden heeft doen toenemen, de beschikbaarheid van hulpbronnen en de structuur van plantengemeenschappen heeft veranderd, terwijl ernstige droogtes, bosbranden en stoffelijke gebeurtenissen de luchtvervuiling hebben verergerd.

In bossen en zoetwatergebieden bespreken de bevindingen effecten op soortensamenstelling en ecosysteemfunctie. Dit gebeurt door complexe interacties, trapsgewijze effecten en terugkoppelingen naar het klimaatsysteem als gevolg van veranderde stroomstromen en veranderingen in ecosysteemprocessen zoals primaire productie, koolstofopslag, water- en nutriëntenkringloop en gemeenschapsdynamiek.

In de oceaan veroorzaakt klimaatverandering relatief brede fysieke veranderingen in pelagische ecosystemen, zoals verhoogde zeetemperaturen, veranderde gelaagdheid van oppervlaktelagen en afnemend zee-ijs, wat uiteenlopende ecologische reacties teweegbrengt.