Klimatförändringar är ett komplicerat fenomen med en mängd både plötsliga och gradvisa effekter som forskare arbetar hårt för att avslöja. Nya rön om hur olika ekosystem reagerar på ett förändrat klimat, som härrör från långsiktig forskning utförd genom National Science Foundations 40-åriga Long-Term Ecological Research (LTER) program, har nu publicerats i en serie artiklar i tidskriften BioScience .

UC Santa Barbaras Santa Barbara Coastal (SBC) LTER och Moorea Coral Reef (MCR) LTER är bland de 28 platser runt om i världen där långsiktig forskning ger betydande insikter.

"Att särskilja klimatförändringseffekter som härrör från en ökning av frekvensen av plötsliga händelser och gradvisa riktningsförändringar kräver ett långsiktigt perspektiv", säger Dan Reed, forskningsbiolog vid UC Santa Barbaras Marine Science Institute och en av grundarna av SBC LTER . "Forskning på LTER-platser är väl rustade att undersöka båda dessa typer av klimatförändringsfenomen eftersom den kombinerar långtidsobservationsdata för att dokumentera mönster av rumsliga och tidsmässiga förändringar med experiment, och riktad provtagning för att identifiera de biologiska och fysiokemiska mekanismer som producerar de observerade ändringar."

Bland informationen som samlas in på LTER-platserna finns data om förändringar i luft- och vattentemperatur, nederbörd, havsnivå, nya störningar, förändrad primärproduktion, ökad kretslopp av organiskt och oorganiskt material och förändringar i populationer och samhällen.

Klimatförändringarna skapar sviter med olika och ofta unika effekter på olika platser. Resultaten som presenteras i BioScience LTER-serien utforskar hur klimatförändringarna ser ut i fyra huvudsakliga ekosystem:skog och sötvatten, torra områden, kust och hav.

"Många kustnära ekosystem definieras av strukturbildande grundarter, som spelar en oproportionerligt viktig roll för att bestämma systemets ekologiska egenskaper och deras socioekonomiska fördelar," sa Reed.

Vid SBC LTER spelar jättekelp en överdimensionerad roll i vattnen strax utanför Santa Barbara och skapar undervattensskogar som är bland de mest produktiva ekosystemen i världen. Klimatförändringarna påverkar denna produktivitet, i form av stigande havstemperaturer och stormar som kan påverka de tillfälliga kelparnas förmåga att etablera sig och attrahera samhällen av fiskar och andra havsdjur som kallar dessa skogar hem.

Samtidigt representerar MCR LTER, som ligger i Franska Polynesien, ett av de mest biologiska ekosystemen i ordet, tack vare dess grundarter – koraller som bygger rev. Klimatförändringarna här påverkar i första hand vattentemperaturen, vilket i allt högre grad resulterar i "blekning" av koraller, som svälter ihjäl när värmestress gör att de tappar sina symbiotiska alger. Kraftfullare stormar förstör också livsmiljön som många organismer kallar hem.

"Medan starka stormar har varit en stor störning för koraller genom hela deras geologiska historia, är episoder av masskorallblekning från marina värmeböljor ett nyligen inträffat fenomen som ökar i svårighetsgrad och frekvens när klimatförändringarna värmer havet", säger Russ Schmitt, professor av ekologi vid UCSB:s avdelning för ekologi, evolution och marinbiologi och ledande huvudutredare för MCR LTER-platsen i UCSB:s Marine Science Institute.

"Vår uppsats undersöker resultat från LTER-forskning i kelpskogar, korallrev, tidvattenkärr, sjögräsängar, mangroveskogar och barriäröar som visar hur klimatförändringar förändrar överflöd och prestanda hos kustgrundarter för att påverka ekologiska egenskaper och tjänster för hela kusten. ekosystem," sa Reed. "Vi diskuterar hur den integrerade forskningsmetod som delas av LTER-platser har varit särskilt effektiv för att kvantifiera i vilken utsträckning kustekosystem kan motstå och återhämta sig från olika former av klimatförändringar och deras förmåga att anpassa sig till klimatförändringar på lång sikt. "

Andra tidningar i serien koncentrerar sig på torrmarksekologi, där uppvärmning, i kombination med flera decadala torkacykler, har förbättrat översvämningar och skogsbränder, förändrat tillgången på resurser, växtsamhällets struktur, medan allvarliga torka, skogsbränder och damm har förvärrat luftföroreningarna.

I skogar och sötvattensområden diskuterar resultaten effekter på artsammansättning och ekosystemfunktion. Detta sker genom komplexa interaktioner, kaskadeffekter och återkopplingar till klimatsystemet till följd av förändrat strömflöde och förändringar i ekosystemprocesser som primärproduktion, kollagring, vatten- och näringsämneskretslopp och samhällsdynamik.

I havet orsakar klimatförändringen relativt breda fysiska förändringar i pelagiska ekosystem, såsom ökade havstemperaturer, förändrad skiktning av ytskikt och minskande havsis, vilket ger olika ekologiska reaktioner.