Als het gaat om het klimaat in de wereld, heeft de aarde ons het afgelopen decennium steeds haar zomerse sirene gestuurd.

Jaarlijks is het meestal een kwestie van aandacht schenken aan de hitte en herhalen. Volgens NASA hebben negentien van de warmste jaren plaatsgevonden sinds 2000, met 2016 en 2020 gelijk aan de heetste ooit gemeten. Deze zomer haalt al wereldwijde krantenkoppen, met het VK voor het eerst boven de 40 graden Celsius (104,5 Fahrenheit).

Er doen zich steeds meer klimaatextremen voor. Eerder smeltende sneeuw treft de hooggelegen gebieden, hevige bosbranden nemen toe, terwijl regenbuien, gevolgd door droge perioden, de norm worden. Maar als hittegolven en ernstige droogte trends zijn die zich over de hele wereld zullen voortzetten, wat zal de toekomst dan brengen voor gematigde bos- en akkerlandregio's van de wereld?

Wetenschappers kijken naar de unieke aanpassingen van het leven in de woestijn, die functioneren volgens hun eigen regels die lang werden beschouwd als uniek voor droge gebieden. Nu suggereert nieuw onderzoek door een internationaal team van wetenschappers dat klimaatverandering ervoor zorgt dat deze "dryland-mechanismen" in toenemende mate de nattere gebieden van de aarde beïnvloeden, zoals de akkerlanden en bossen in gematigde streken.

Om beter te voorspellen hoe de nattere gebieden van de wereld in de toekomst zullen functioneren, beveelt het wetenschappelijke team aan dat we kunnen beginnen met het toepassen van de lessen die zijn getrokken uit hoe het leven in droge gebieden werkt, volgens nieuw onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift Nature Ecology and Evolution . De studie werd geleid door Jose Grünzweig van de Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem en co-auteur van Heather Throop van de Arizona State University.

"De nieuwe inzichten kunnen bijdragen aan het verbeteren van ons aanpassingsvermogen om klimaatextremen te weerstaan ​​en hun impact op de natuur en de mensen te verminderen", zegt Throop, een professor met een gezamenlijke aanstelling in ASU's School of Earth and Space Exploration en School of Life Sciences.

Aangespoord door een recente bijeenkomst van de Europese Ecologische Federatie, stelde het team een ​​lijst op van de unieke levensregels die de ecosystemen van droge gebieden aandrijven. Momenteel is meer dan een derde van het landoppervlak van de aarde droog land. Veel van deze sleutelprocessen zijn alleen relevant geacht voor droge gebieden, waaronder:

• snel schakelen tussen natte en droge omstandigheden die de activiteit van planten en dieren beïnvloeden,
• herverdeling van water in de bodem door plantenwortels,
• en vorming van levende korsten op bodemoppervlakken door microscopisch kleine organismen.

Over het algemeen identificeerde het team een ​​tiental verschillende drooglandmechanismen die meerdere processen beïnvloeden, waaronder vegetatiedistributie, plantengroei, waterstroom, energiebudget, koolstof- en nutriëntenkringloop en afbraak van dood materiaal.

"Deze drooglandmechanismen worden gecontroleerd door omgevingsfactoren, zoals intense zonnestraling, hoge temperaturen, grote kale plekken tussen planten en inconsistente beschikbaarheid van water", zei Throop.

De mechanismen werden ook gecategoriseerd als ofwel eerder snel reagerend - degene die we zouden verwachten te zien bij droogte op korte termijn (bijv. droog-nat cycli, hitte en zonlicht die dood materiaal afbreken) en traag reagerend - die dat zou gebeuren na decennia van droge omstandigheden (bijv. vorming van levende korst op bodems) als gevolg van veranderingen in de verspreiding van planten.

"In de paper presenteren we deze 12 verschillende drooglandmechanismen die echt routinematige processen zijn in droge gebieden, maar die niet vaak worden aangetroffen in natte systemen", zei Throop. "En toen hebben we ze in de krant gecategoriseerd op basis van hoe waarschijnlijk het is dat dit in de toekomst in nattere systemen zal gebeuren. Wat voor soort veranderingen zouden we nodig hebben om die in nattere systemen te zien?"

Wat de onderzoekers duidelijk is, is dat er een nieuw, ongekend patroon aan het ontstaan ​​is, een patroon dat in de meeste biomen op aarde als afwezig of onbeduidend werd beschouwd. Deze drooglandmechanismen komen nu, met toenemende frequentie, voor in gematigde streken. In de toekomst zullen deze waarschijnlijk ook in frequentie toenemen en relevanter worden als gevolg van warmere, drogere omstandigheden door klimaatverandering.

Zo heeft een groot deel van Europa in de zomer van 2018 te maken gehad met een ernstige droogte en hittegolf. Als gevolg hiervan heeft de lage begroeiing in de landbouwvelden gedurende deze periode waarschijnlijk geleid tot woestijnachtige biologische processen die plaatsvonden op deze meestal natte locaties (zie luchtfoto van Denemarken ).

"Veel van de maïs en de geïrrigeerde landbouw hebben te lijden gehad," zei Throop. "Er was een dramatisch verminderde plantengroei in die systemen, wat leidt tot meer blootstelling aan kale grond op het oppervlak die niet bedekt is door planten."

Om de mogelijke toekomstige gevolgen van drooglandmechanismen op zaken als vegetatiedistributie en decompositie van dood materiaal beter te begrijpen, heeft het team de gegevens van de droge gebieden gemodelleerd en gemodelleerd om te laten zien hoe de krachten die droge gebieden aandrijven in toenemende mate van toepassing zullen zijn op gematigde streken onder toekomstige klimaatomstandigheden.

"We kunnen wiskundige modellen gebruiken om te voorspellen hoe systemen zich zullen gedragen onder drogere of warmere omstandigheden, maar we gaan er meestal van uit dat de bedieningsregels hetzelfde blijven, zelfs als het klimaat verandert", zegt Throop. "Maar waar onze modellen momenteel niet echt rekening mee houden, is wat als de regels waarmee het systeem werkt veranderen?"

Wat gebeurde er toen ze volledig rekening hielden met hun dozijn dryland-mechanismen? De resultaten, eerste en langetermijngevolgen waren verbluffend. Hun modellen voorspellen bijvoorbeeld dat het totale niet-drooglandgebied met een gemiddelde temperatuur van de bovengrond van>40 C (>104 F) naar schatting met ongeveer 17 miljoen km zal toenemen ² (ongeveer gelijk aan het totale landoppervlak van de VS en Brazilië) tegen het einde van de eeuw.

"Het afbreken van dood materiaal is belangrijk in ecosystemen, omdat het voedingsstoffen vrijgeeft voor de groei van nieuwe planten," zei Throop. "Normaal gesproken wordt deze ontbinding in natte systemen aangedreven door organismen zoals bacteriën die het dode materiaal consumeren. In droge systemen zijn de regels anders - we hebben veel meer invloed van zonlicht en hoge temperaturen die materiaal dat op het oppervlak zit afbreken."

"Dus in plaats van dat de biologie dat verval aanstuurt, hebben we fysieke processen die het aandrijven", zei Throop. "Een van de grote verschillen met droge systemen is dat omdat je niet veel planten hebt, er veel open ruimte is en je veel herverdeling hebt, met dingen als dode bladeren die rondwaaien op het grondoppervlak en zich ongelijk ophopen. Waar in natte systemen, die dingen blijven op hun plaats en je hebt een veel gelijkmatiger verdeling van middelen."

Droge bodemcondities zullen leiden tot het ontstaan ​​van enkele drooglandmechanismen, zoals herverdeling van bodemwater via plantenwortels. Andere mechanismen zullen reageren op veranderingen in vegetatie, met een meer dun verspreide vegetatie, waardoor de prevalentie van micro-organismen die bodemkorsten vormen, toeneemt en de rol van zonlicht bij het afbreken van dode bladeren toeneemt.

"Wat ook duidelijk is, is dat sommige van deze verwachte veranderingen zullen plaatsvinden in regio's met grote menselijke populaties, en dus het welzijn van de samenleving in deze regio's aanzienlijk zullen beïnvloeden," zei Throop. "We zullen voortdurend onderzoek en monitoring nodig hebben van het functioneren van ecosystemen onder toenemende frequentie en ernst van droogtes en hittegolven om ons begrip van de onderliggende opkomende processen te verbeteren."

Uiteindelijk hopen de onderzoekers dat een beter begrip van deze uniek aangepaste woestijnsystemen de samenleving ertoe zal brengen realistische verwachtingen te stellen voor de toekomst van historisch gematigde en nattere gebieden - voordat het te laat is om gehoor te geven aan de oproep van Moeder Natuur. + Verder verkennen

Naar een meer omvattend begrip van veranderingen in droogte in de mondiale droge gebieden