Med effekterna av klimatförändringarna på gång blir torka ett ökande problem i många delar av världen. Michael Bahn, forskare från institutionen för ekologi vid universitetet i Innsbruck, var involverad i flera studier om torkans inverkan på ekosystemen. Dessa studier, som nyligen publicerats i ledande vetenskapliga tidskrifter, ger insikt i komplexiteten i processer som ligger bakom ekosystemens svar på torka. De lyfter fram vikten av biologisk mångfald för att göra det möjligt för naturliga system att stå emot torka.

Den senaste IPCC-rapporten visar starkt att med pågående klimatförändringar kommer extrema väderhändelser att inträffa oftare och torra perioder kommer att bli allt intensivare. Professor Bahn och hans kollegor publicerade nyligen flera studier som behandlar olika aspekter av torkans effekter på ekosystemen.

Titta in i tidsmaskinen

"För att utforska hur ekosystem påverkas av torka har vi installerat regnskydd i gräsmarker och skogar. Syftet är att förstå hur ett helt ekosystem med dess många interaktioner reagerar på torka", förklarar Bahn. "Genom att värma upp gräsmarkssektioner med värmare och lägga till CO₂ till deras atmosfär kan vi härma effekterna av torka i en framtida värld."

Medan uppvärmningen ökar både torka och värmestress, förhöjd CO₂ hjälper växter att spara vatten genom att minska bladvattenförlusten. Bahns multifaktorexperiment tyder på att torkan under framtida klimatförhållanden kommer att bli allvarligare, men att återhämtningen från torkan också kommer att gå snabbare. "Med detta experimentella tillvägagångssätt kan vi förutsäga framtida förhållanden idag. Det är som en tidsmaskin", säger Bahn.

Sådana studier är ovärderliga för att testa och förbättra ekosystemmodeller. Dessa gör det möjligt för forskare att förutse förändringar i ekosystemens miljö och hur dessa förändringar påverkar klimatet. Denna feedback förmedlas främst genom växthusgaser, som inkluderar CO₂ och dikväveoxid (N₂ O). "Våra studier visar att torka kraftigt minskar upptaget av CO₂ av ekosystem. Samtidigt leder nederbörden efter torka ofta till ökade utsläpp av växthusgaser. Sådana "heta ögonblick" är särskilt kritiska för N₂ O-utsläpp, särskilt från gödslade jordar", förklarar Bahn.

En syntesstudie över många experimentella och observationsstudier publicerade tidigare i år i Nature Ecology &Evolution avslöjade att produktivitetsförlusten orsakad av torka kan vara upp till 50 % större än den som föreslagits av experiment. Följaktligen bör modeller och större bedömningar även beakta långsiktiga fältobservationer och större analyser av satellitdata. I en annan ny artikel i samma tidskrift antyder forskarna att allt eftersom klimatförändringarna fortskrider kan de mekanismer som verkar i globala torrmarker spela en allt större roll i många av de för närvarande fuktigare regionerna.

Resiliens genom mångfald

Forskarna har också börjat titta på hur de förväntade framtida ökningarna av torkfrekvensen kan påverka ekosystemen. "Vår senaste recensionsartikel i Global Change Biology betonar att torka kan ha ett starkt arv på ekosystem, vilket kan förändra hur ekosystem reagerar på efterföljande torka", säger Bahn. Till exempel observerades i ett långvarigt torkaexperiment som implementerats av Bahn att återkommande torka förändrade markens mikrobiella samhälles sammansättning och oväntat gjorde jorden mindre känslig för torka.

Författarna avslutade i sin artikel i Nature Communications att återkommande torka förändrar jordens ekologiska minne. Detta kan öka ekosystemens motståndskraft inför framtida torka. I en annan artikel nyligen publicerad i Science Advances , visade forskarna att torka påverkar markbakterier och svampar på olika sätt och att den gynnar jordpatogener. Forskarna visade att denna förändring i marksamhällen kan förändra det sätt på vilket biologisk mångfald buffrar effekterna av torka på ekosystemens produktivitet.

Biologisk mångfald ökar stabiliteten i ekosystemen eftersom olika arter har olika sätt att hantera miljöpåfrestningar. Bahn och kollegor observerade till exempel att snabbväxande växtarter i bergsgräsmarker tenderar att vara mer känsliga för torka, men att de också återhämtar sig snabbt; långsamväxande växter är mer motståndskraftiga men återhämtar sig långsammare. I jorden är det svamparna som är mer motståndskraftiga, medan bakterier kan återhämta sig snabbt efter torka. Vid återvätning frigör bakterier kväve, vilket gynnar de snabbväxande växterna.

"Växt-jord-interaktioner är viktiga mekanismer som ligger bakom ekosystemets svar på torka", förklarar Bahn. Han betonar också vikten av att stödja biologisk mångfald när man hanterar ekosystem:"För att stärka ekosystemens motståndskraft inför klimatförändringarna måste vi gå bort från att gynna monokulturer, såsom de utbredda granskogarna i Österrike."

Klimatneutralitet är den viktigaste åtgärden

Bahn var nyligen involverad i den vetenskapliga rådgivande nämnden för Österrikes klimatråd. 100 medborgare, utvalda för att statistiskt representera den österrikiska befolkningen, identifierade möjliga åtgärder för att uppnå klimatneutralitet till 2040. Bahn noterade att medborgarna hade ett starkt intresse av att aktivt och konstruktivt ta itu med frågan om klimatförändring och anpassning.

"Politiker bör inte underskatta medborgarnas vilja att stödja åtgärder för att mildra klimatkrisen", säger Bahn. "Även om åtgärder som skyddar och förbättrar den biologiska mångfalden är viktiga steg för att öka klimatmotståndskraften, finns det ett akut behov av att vidta snabba åtgärder för att bromsa klimatförändringarna. Detta är den viktigaste drivkraften bakom de senaste och kommande ökningarna av frekvensen och intensiteten av torka." + Utforska vidare

Reaktioner av fröegenskaper på extrem torka innebär starka samband med torkakänslighet