جهان آب و هوا در حال تغییر استرویدادهای شدید آب و هوایی (سیل، خشکسالی و موج گرما) با افزایش دمای جهانی در حال افزایش هستند. در حالی که ما شروع به یادگیری چگونگی تأثیر این تغییرات بر مردم و گونه‌های مختلف کرده‌ایم، هنوز نمی‌دانیم که اکوسیستم‌ها چگونه احتمالاً تغییر خواهند کرد.

تحقیقات منتشر شده در مجله نیچر، با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای ناسا در ۱۴ سال گذشته، نشان می‌دهد که مناطق خشک شرق استرالیا جزو حساس‌ترین اکوسیستم‌ها به این رویدادهای شدیددر کنار جنگل‌های بارانی گرمسیری و کوهستان‌ها. اکوسیستم‌های بیابانی استرالیای مرکزی نیز آسیب‌پذیر هستند، اما به دلایل مختلف.

با گرم شدن جهان، این اطلاعات می‌تواند به ما در مدیریت اکوسیستم‌ها و پیش‌بینی تغییرات برگشت‌ناپذیر یا فروپاشی اکولوژیکی کمک کند.

نقشه‌هایی که با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای ایجاد شده‌اند تا نشان دهند کدام اکوسیستم‌ها بیشترین حساسیت را به آب و هوا (نارنجی) و کمترین حساسیت را (سبز) دارند. هر دو می‌توانند با گرم شدن جهان نگران‌کننده باشند. سدون و همکاران.نکات جالب

نظریه اکولوژیکی به ما می‌گوید که هرچه اکوسیستم‌ها ناسالم‌تر می‌شوند، به آستانه‌های بحرانی (که به آنها نقاط اوج نیز گفته می‌شود) نزدیک می‌شوند. هرچه ناسالم‌تر شوند، سریع‌تر به اختلالات پاسخ می‌دهند.

اکوسیستم‌هایی که از آستانه بحرانی عبور می‌کنند، به حالت‌های جدیدی تبدیل می‌شوند که اغلب با از دست رفتن تنوع زیستی، تهاجم گونه‌های غیربومی و مرگ ناگهانی جنگل‌ها همراه است. به عنوان مثال، طی 10 سال گذشته، اکوسیستم‌های غرب ایالات متحده موارد زیر را تجربه کرده‌اند: مرگ و میر درختان در مقیاس بزرگ و مراتع بومی گراما سیاه به علف عجیب و غریب Lehmann lovegrass آفریقای جنوبی تبدیل شده‌اند.

مزارع و محصولات کشاورزی را می‌توان به عنوان اکوسیستم‌های کشاورزی در نظر گرفت و آنها به تغییرات آب و هوایی بسیار حساس هستند. این بدان معناست که مدیریت آنها برای تولید پایدار دام و محصولات کشاورزی در چنین شرایط تشدید شونده‌ای که دوره‌های ناگهانی خوب و بد دارند، بسیار چالش برانگیز است.

ما انسان‌ها وقتی بیمار می‌شویم، مقاومت ضعیفی از خود نشان می‌دهیم و بیشتر در معرض شرایط خارجی قرار می‌گیریم. به طور مشابه، واکنش‌های کندتر از حد معمول اکوسیستم به تغییرات خارجی نیز می‌تواند نشان دهنده یک اکوسیستم ناسالم باشد.

هر دوی این اقدامات، چه سریع و چه آهسته، علائم هشداردهنده اولیه برای فروپاشی اکوسیستم هستند.

مشاهده اکوسیستم‌ها از فضا

اما چگونه می‌توانیم بفهمیم که یک اکوسیستم در حال فروپاشی است؟ فضا یک نقطه دید منحصر به فرد ارائه می‌دهد. این تحقیق جدید از داده‌های ماهواره‌های طیف‌سنج تصویربرداری با وضوح متوسط ​​(MODIS) ناسا استفاده می‌کند. این ماهواره‌ها که تقریباً در ارتفاع ۹۰۰ کیلومتری از سطح زمین در حال چرخش هستند، مواردی مانند برف و یخ، پوشش گیاهی و اقیانوس‌ها و جو را اندازه‌گیری می‌کنند.

ماهواره‌ها «سبزی» اکوسیستم را اندازه‌گیری می‌کنند که نشان می‌دهد یک اکوسیستم چقدر در حال رشد است. این کار خیلی با تفسیر بصری نشانه‌های سلامت گیاه توسط یک کشاورز بر اساس رنگ متفاوت نیست، با این تفاوت که ماهواره‌ها می‌توانند قابلیت تجزیه و تحلیل رنگ در بخش‌هایی از طیف فراتر از قابلیت‌های حسگری ما را داشته باشند.

محققان «شاخص حساسیت پوشش گیاهی» را توسعه دادند که نشان می‌داد اکوسیستم‌ها چگونه به تغییرات آب و هوایی واکنش نشان می‌دهند. آنها به طور خاص تغییرات دما، پوشش ابر و بارندگی را بررسی کردند.

یکی از جنبه‌های خوب این تحقیق این است که به طور خاص نشان می‌دهد کدام مؤلفه اقلیمی بیشترین نقش را در تغییر اکوسیستم‌ها دارد. به عنوان مثال، تغییرات در مراتع آلپ به گرم شدن دما نسبت داده شد، در حالی که جنگل‌های بارانی گرمسیری به نوسانات تابش خورشیدی (یا پوشش ابر) بسیار حساس بودند.

اکوسیستم‌های خشک استرالیا تغییرات چشمگیری بین دوره‌های خشک و مرطوب نشان می‌دهند. این علفزار اسپینیفکس در طول دوره خشک است. اسپینیفکس حدود 20٪ از مساحت استرالیا را پوشش می‌دهد. جیمز کلورلی، نویسنده ارائه شده است
 

جنگل مولگا در طول یک دوره مرطوب. جیمز کلورلی، نویسنده ارائه شده استاکوسیستم‌های آسیب‌پذیر استرالیا

طبق این مطالعه، جنگل‌های خشک و مراتع نیمه‌خشک شرق استرالیا، در کنار جنگل‌های بارانی گرمسیری و مناطق آلپی، از حساس‌ترین اکوسیستم‌ها به تغییرات اقلیمی هستند. عامل اصلی در استرالیا آب است.

این با ما مطابقت دارد مطالعه اخیر از سال ۲۰۰۰ در جنوب شرقی استرالیا انجام شده است، که در آن تغییرات ناگهانی و شدید در عملکرد اکوسیستم در بسیاری از اکوسیستم‌های نیمه‌خشک را نشان می‌دهیم. این امر آسیب‌پذیری اکوسیستم‌های شرق استرالیا را در برابر تغییرات اقلیمی و رویدادهای شدید اقلیمی آینده نشان می‌دهد.

این مطالعه جدید همچنین نشان داد که بیابان‌ها و زمین‌های خشک استرالیای مرکزی واکنش‌های غیرمعمول و کندی به تغییرات اقلیمی نشان می‌دهند که نگران‌کننده است. واکنش‌های کندتر ممکن است هشدار اولیه‌ای باشد مبنی بر اینکه این اکوسیستم‌ها قبل از فروپاشی به آستانه بحرانی نزدیک می‌شوند.

اما این همچنین می‌تواند نوعی سازگاری با تغییرات شدید آب و هوایی باشد که این اکوسیستم‌ها در حال حاضر تجربه می‌کنند. پوشش گیاهی «می‌داند» که دوران خوب و بارانی دوام نمی‌آورد و بنابراین ممکن است روی رشد جدیدی سرمایه‌گذاری نکند که بعداً با بازگشت خشکسالی به بار سنگینی تبدیل شود.

این برای اکوسیستم‌ها چه معنایی دارد؟

این تحقیق پایان ماجرا نیست. اگرچه داده‌های ماهواره‌ای ارزشمند هستند، اما نمی‌توانند دقیقاً به ما بگویند که علل یا مکانیسم‌های تغییر اکوسیستم چیست. برای انجام این کار، به اطلاعات روی زمین نیاز داریم و به دست آوردن داده‌های منسجم در دوره‌های زمانی طولانی دشوار است. یک مثال، شبکه تحقیقات اکوسیستم زمینی استرالیا یا TERN است.

گام بعدی این است که دلایلی را که چرا برخی سیستم‌ها حساس‌تر از بقیه به نظر می‌رسند، نسبت دهیم و مهم‌تر از آن، پیش‌بینی کنیم که گذارهای بحرانی کجا و چه زمانی رخ خواهند داد.

وقتی جنگل‌ها، مراتع و سایر اکوسیستم‌ها به آستانه‌های بحرانی خود نزدیک می‌شوند، مقاومت آنها تضعیف شده و در برابر حشرات، آفات، بیماری‌ها، تهاجم گونه‌ها و مرگ و میر بسیار حساس می‌شوند. یکی از راه‌های کمک به اکوسیستم‌ها برای مقابله با این شرایط، کاهش فشار بر زمین، مانند تفریح، برداشت و چرای دام است.

اگر اکوسیستم‌ها فرو بریزند، می‌توانیم با کمک به حیات وحش و به حداقل رساندن فرسایش خاک و رواناب ناشی از مرگ درختان، بخشی از آسیب را کاهش دهیم. اما مهمترین چیز این است که تشخیص دهیم هر اکوسیستم رفتار متفاوتی خواهد داشت؛ برخی ممکن است فرو بریزند، اما برخی دیگر زنده می‌مانند.