När det kommer till världens klimat har jorden under det senaste decenniet sänt oss sin sommarsiren.

Årligen har det mest handlat om värmen och upprepa. Enligt NASA har nitton av de hetaste åren inträffat sedan 2000, med 2016 och 2020 som de hetaste någonsin någonsin. Den här sommaren skapar redan globala rubriker, med Storbritannien som bränner över 40 grader Celsius (104,5 Fahrenheit) för första gången någonsin.

Fler klimatextremer förekommer. Tidigare snösmältningar påverkar höghöjdsområdena, svåra skogsbränder ökar samtidigt som regnpulser, följt av torrperioder, börjar bli normen. Men om värmeböljor och svår torka är trender som kommer att fortsätta över hela världen, vad kommer framtiden att ge för tempererade skogs- och odlingsområden i världen?

Forskare tittar på de unika anpassningarna av ökenlivet, som fungerar enligt sina egna regler som länge ansetts vara unika för torra områden. Nu tyder ny forskning av ett internationellt team av forskare på att klimatförändringarna gör att dessa "torrmarksmekanismer" i allt högre grad påverkar jordens blötare områden, såsom tempererade regioners odlingsmarker och skogar.

För att bättre förutsäga hur världens blötare områden kommer att fungera i framtiden rekommenderar forskargruppen att vi kan börja tillämpa lärdomarna från hur livet fungerar i torra områden, enligt ny forskning publicerad i tidskriften Nature Ecology and Evolution . Studien leddes av Jose Grünzweig från The Hebrew University of Jerusalem och medförfattare av Arizona State Universitys Heather Throop.

"De nya insikterna kan bidra till att främja vår anpassningsförmåga för att motstå extrema klimat och minska deras påverkan på natur och människor", säger Throop, en professor med en gemensam utnämning vid ASU:s School of Earth and Space Exploration and School of Life Sciences.

På grund av ett nyligen genomfört möte i European Ecological Federation sammanställde teamet en lista över de unika levnadsreglerna som driver torra ekosystem. För närvarande är mer än en tredjedel av jordens landyta torrmarker. Många av dessa nyckelprocesser har endast ansetts relevanta för torra regioner, inklusive:

• snabb cykling mellan våta och torra förhållanden som påverkar växt- och djuraktivitet,
• omfördelning av vatten i jordar genom växtrötter,
• och bildning av levande skorpor på markytor av mikroskopiska organismer.

Sammantaget identifierade teamet ett dussin olika torrmarksmekanismer som påverkar flera processer, inklusive vegetationsfördelning, växttillväxt, vattenflöde, energibudget, kol- och näringsämneskretslopp och nedbrytning av dött material.

"Dessa torrmarksmekanismer styrs av miljöfaktorer, såsom intensiv solstrålning, höga temperaturer, stora kala fläckar mellan växter och inkonsekvent tillgång på vatten", säger Throop.

Mekanismerna kategoriserades också som antingen mer sannolikt att vara snabbreagerande - de som vi kan förvänta oss att se inträffa från kortvarig torka (t.ex. torr-våta cykler, värme och solljus som bryter ner dött material) och långsamt svarande - de som skulle hända efter årtionden av torra förhållanden (t.ex. bildandet av levande skorpa på jordar) som ett resultat av förändringar i växtfördelningen.

"I tidningen presenterar vi dessa 12 olika torrmarksmekanismer som verkligen är rutinprocesser i torrmarker men som inte är vanliga i våta system," sa Throop. "Och sedan kategoriserade vi dem i tidningen baserat på hur troligt det är att dessa kommer att hända i blötare system i framtiden. Vilken typ av förändringar skulle krävas för att vi ska börja se dem i blötare system?"

Vad som är klart för forskarna är att ett nytt, aldrig tidigare skådat mönster håller på att dyka upp, ett som ansågs vara frånvarande eller obetydligt i de flesta biomer på jorden. Dessa torrmarksmekanismer förekommer nu, med ökande frekvens, i tempererade områden. I framtiden kommer dessa sannolikt också att öka i frekvens och bli mer relevanta på grund av varmare, torrare förhållanden från klimatförändringar.

Till exempel upplevde stora delar av Europa en allvarlig torka och värmebölja sommaren 2018. Som ett resultat ledde det låga växttäcket på jordbruksfält under denna tid sannolikt till att ökenliknande biologiska processer inträffade på dessa vanligtvis våta platser (se Danmarks flygbild ).

"En hel del av majs- och konstbevattningsjordbruket blev lidande", sa Throop. "Det var dramatiskt minskad växttillväxt i dessa system, vilket leder till mer exponering av bar jord på ytan som inte är täckt av växter."

För att bättre förstå potentiella framtida förgreningar av torrmarksmekanismer på saker som vegetationsfördelning och sönderdelning av dött material, tog teamet sina torrmarksdata och modellerade det för att visa hur krafterna som driver torrmarker i allt högre grad kommer att tillämpas på tempererade regioner under framtida klimatförhållanden.

"Vi kan använda matematiska modeller för att förutsäga hur system kommer att bete sig under torrare eller varmare förhållanden, men vi brukar anta att driftreglerna kommer att förbli desamma även om klimatet förändras", säger Throop. "Men just nu, vad våra modeller inte riktigt tar hänsyn till är vad händer om reglerna som systemet fungerar enligt ändras?"

Vad hände när de fullt ut tog hänsyn till sina dussin torrmarksmekanismer? Resultaten, första och långsiktiga konsekvenser var fantastiska. Till exempel förutspår deras modeller att den totala icke-torrmarksytan med en genomsnittlig matjordstemperatur på>40 C (>104 F) beräknas öka med cirka 17 miljoner km ² (ungefär lika med USA:s och Brasiliens totala landarea) i slutet av århundradet.

"Att bryta ner dött material är viktigt i ekosystem eftersom det frigör näringsämnen för ny växttillväxt", säger Throop. "I våta system drivs denna nedbrytning vanligtvis av organismer som bakterier som konsumerar det döda materialet. I torra system är reglerna annorlunda - vi har mycket mer inflytande av solljus och höga temperaturer som bryter ner material som sitter på ytan."

"Så, istället för att ha biologi som driver det förfallet, har vi fysiska processer som driver det", sa Throop. "En av de stora skillnaderna med torra system är att eftersom du inte har många växter så finns det mycket öppet utrymme och du har mycket omfördelning, med saker som döda löv som blåser runt på markytan och ackumuleras ojämnt. Var i våta system, de sakerna stannar på plats och du har en mycket jämnare fördelning av resurser."

Torra markförhållanden kommer att orsaka uppkomsten av vissa torrmarksmekanismer, såsom omfördelning av markvatten via växtrötter. Andra mekanismer kommer att reagera på förändringar i vegetationen, med mer glest fördelad vegetation som ökar förekomsten av mikroorganismer som bildar jordyteskorpor och ökar solljusets roll för att bryta ner döda löv.

"Vad som också är tydligt är att några av dessa förväntade förändringar kommer att inträffa i regioner med stora mänskliga befolkningar, och därmed kommer att avsevärt påverka samhällets välbefinnande i dessa regioner", säger Throop. "Vi kommer att behöva fortsatt forskning och övervakning av ekosystems funktion under ökande frekvens och svårighetsgrad av torka och värmeböljor för att förbättra vår förståelse av de underliggande framväxande processerna."

I slutändan hoppas forskarna att en bättre förståelse för dessa unikt anpassade ökensystem kommer att leda till att samhället ställer realistiska förväntningar på framtiden för historiskt tempererade och blötare områden – innan det är för sent att lyssna på Moder Naturs uppmaning. + Utforska vidare

Mot en mer omfattande förståelse av torrhetsförändringar över globala torrmarker