Under de närmaste decennierna har globala uppvärmningsrelaterade stigningar i vintertemperaturer kan avsevärt utöka räckvidden för den södra tallbaggen-en av världens mest aggressiva träddödande insekter-genom stora delar av norra USA och södra Kanada, säger en ny studie. Skalbaggarnas räckvidd är kraftigt begränsad av årliga extrema temperaturer, men dessa nedgångar stiger mycket snabbare än medeltemperaturen - en trend som förmodligen kommer att driva skalbaggarnas spridning, säger författarna. Studien publicerades idag i tidskriften Naturens klimatförändringar .

Studien pekar på "enorm sårbarhet över ett stort ekosystem, "sade huvudförfattaren Corey Lesk, en doktorand vid Columbia University's Department of Earth and Environmental Sciences. "Vi kunde se förlust av biologisk mångfald och ikoniska regionala skogar. Det skulle skada turism och skogsindustri i redan kämpande landsbygdsområden." Medförfattare Radley Horton, en forskare vid Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory, sa att angripna skogar också kunde torka ut och brinna, äventyra egendom och avge stora mängder kol till atmosfären.

Tills nyligen, södra tallbaggar levde från Centralamerika upp i sydöstra USA, men under det senaste decenniet eller så har de också börjat dyka upp i delar av nordöstra och New England. Betydande utbrott började inträffa i New Jersey 2001. Skalbaggarna hittades först på New Yorks Long Island i New York 2014 och Connecticut 2015.

Lesk och Horton projekterar att 2020, skalbaggarna kommer att etablera sig längs Atlantkusten upp till Nova Scotia. De säger att år 2050, 78 procent av de 48, 000 kvadratkilometer nu upptagna av tallskogar från södra Maine till östra Ohio kommer att ha klimat som är nyligen lämpligt för skalbaggarna. År 2060, de förväntar sig att skalbaggen kommer att etablera sig ytterligare från södra New England genom Wisconsin, och år 2080, klimat som är lämpligt för skalbaggen bör nå 71 procent av röda tallar och 48 procent av jack tallar, som sträcker sig över mer än 270, 000 kvadratkilometer i nordöstra USA och södra Kanada.

Forskningen är en del av ett större arbete där Lesk och Horton syftar till att identifiera risker för arter och ekosystem i samband med förändringar i extrema temperaturer. Många arter är känsliga för toppar och dalar, som förväntas se stora svängningar i frekvens och intensitet när klimatet värms. Forskarna valde att fokusera på den södra tallbaggen eftersom den har en enorm inverkan på skogens ekosystem, och påverkan av kalla trösklar på dess sortiment har dokumenterats väl tillbaka till början av 1900 -talet. Tallbaggarangrepp i sydöstra USA kostar uppskattningsvis 100 miljoner dollar per år i timmerförluster från 1990 till och med 2004, enligt U.S. Forest Service.

Tidigare sådana analyser har huvudsakligen tittat på genomsnittliga juli -temperaturer eller genomsnittliga januari -temperaturer, sade Matthew Ayres, en professor i ekologisk vetenskap vid Dartmouth College som har studerat skalbaggarna. Detta kan verka vettigt, han sa, men "den variabeln, vinterns kallaste natt, är mycket viktigt för alla slags saker. "Vinterens kallaste natt har värmts med cirka 6 eller 7 grader Fahrenheit under de senaste 50 åren på väderstationer i många delar av USA, jämfört med bara 1 grad Fahrenheit för genomsnittliga årliga temperaturer. Horton och Lesk projekterar ytterligare höjningar av årliga minsta lufttemperaturer på 6,3 till 13,5 grader Fahrenheit i nordöstra USA och sydöstra Kanada år 2050 till 2070.

Forskarna tittade noga på New Jersey, där skalbaggarnas spridning inträffade mitt i en uppvärmningstrend i kalla ytterligheter. Temperaturen på tallbarken som skalbaggarna lever på, som är varmare än luften, är tydligen den kritiska faktorn. De nordligaste observationerna var starkt korrelerade med breddgrader vid vilka vinterbarkens temperaturer nådde minst 14 grader Fahrenheit. Sedan 1980 har 14-graders vinterminsta barktemperaturer har migrerat norrut i New Jersey med cirka 40 miles per decennium. De nordligaste observationerna av skalbaggarna har drivit norrut med cirka 53 miles per decennium sedan 2002.

För att ta hänsyn till osäkerheter i sina prognoser, Lesk och Horton införlivade 27 olika globala klimatmodeller och två utsläppsmodeller för växthusgaser. De tänkte också på möjligheten att skalbaggarna inte skulle kunna resa genom tallglesa lövskogar i norra USA. Dock, skalbaggarna har redan klarat denna bedrift på många områden. I alla, forskarna fann att osäkerheterna resulterade i ett 43-årigt intervall mellan det tidigaste och det senaste året ett klimat lämpligt för skalbaggarna förväntas uppstå i genomsnitt i hela studieområdet.

Tidningen behandlade inte vissa osäkerheter, till exempel möjligheten att kalla extremer kan förändras mer dramatiskt än klimatmodeller antyder, om atmosfäriska cirkulationsmönster eller snötäcke skiftar på oförutsägbara sätt. Det finns också frågor om hur skalbaggarna kan reagera på torka eller värmeböljor; hur sårbara nordliga tallarter kommer att vara för skalbaggeangrepp; och hur uppvärmningstemperaturer kan påverka skalbaggarnas naturliga rovdjur, som den rutiga skalbaggen.

Markförvaltare längre söderut har använt adaptiva strategier med begränsad framgång, främst gallring av skogar där trädtätheten är hög, eller klippa ut angripna träd. Frågan är om dessa strategier kommer att fungera i norr.