Gần Vòng Bắc Cực, ở phía bắc Alaska, là nơi các khu rừng nhường chỗ cho lãnh nguyên. Các nhà nghiên cứu đang xem xét làm thế nào khí hậu ấm lên có thể ảnh hưởng đến hệ sinh thái của ranh giới phía bắc này.
Kevin Krajick. Sậy với sự cho phép của State of the Planet
Ở phía bắc Alaska Alaska Brooks Range, trái đất như hầu hết chúng ta đều biết nó đã kết thúc. Từ Fairbanks, thành phố cực bắc trên mạng lưới đường bộ Bắc Mỹ, lái xe lên đường cao tốc Dalton rải sỏi. Rừng nguyên sinh chưa được trải dài trải dài theo mọi hướng. Khoảng 200 dặm trên, bạn vượt qua các vòng tròn Bắc Cực, ngoài mà mặt trời không bao giờ lặn ở giữa mùa hè, cũng không mọc ở giữa mùa đông. Cuối cùng, cây mỏng dần, và trông nguệch ngoạc. Phong cảnh cuộn lên thành những ngọn núi lớn, và bạn đang luồn lách qua những đỉnh núi trơ trọi, trơ trọi của Brooks. Giữa những ngọn núi, những cây vân sam rải rác chỉ bám vào đáy thung lũng; xa hơn nữa là vùng lãnh nguyên, chỉ được bao phủ bởi những cây thấp. Vào khoảng 320 dặm từ Fairbanks, bạn vượt qua những cái cây nhỏ trước. Vượt ra ngoài những vùng đất cằn cỗi của North Slope, kết thúc tại ấp Deadhorse ven biển Bắc cực công nghiệp và các mỏ dầu của Vịnh Prudhoe Bay là lý do duy nhất con đường này ở đây.
Gần vòng Bắc Cực ở phía bắc Alaska, các khu rừng bắt đầu nhường chỗ cho lãnh nguyên. như không khí lạnh, đất đóng băng và thiếu ánh sáng mặt trời vắt kiệt cây cối. Các nhà nghiên cứu đang điều tra làm thế nào khí hậu ấm lên có thể ảnh hưởng đến hệ sinh thái của ranh giới này. Ảnh qua Kevin Krajick
Dòng bắc cây, xa hơn nữa là khí hậu quá khắc nghiệt cho cây phát triển, vòng tròn tất cả các vùng đất phía bắc của trái đất đối với hơn 8.300 dặm. Đây là vùng chuyển tiếp sinh thái lớn nhất trên hành tinh, bề mặt, một ranh giới mờ thực sự ở phía bắc và phía nam, và có thể xuất hiện dần dần hoặc sắc nét, tùy thuộc vào miền địa phương.
Ở phía bắc xa, khí hậu đang ấm lên nhanh gấp hai đến ba lần so với trung bình toàn cầu. Kết quả là, cả vùng lãnh nguyên và rừng nguyên sinh đang trải qua những thay đổi lớn về thể chất và sinh học. Nhưng các chi tiết và triển vọng vẫn chưa rõ ràng. Liệu ấm lên sẽ khiến rừng tiến lên, đẩy ra lãnh nguyên? Nếu vậy, làm thế nào nhanh? Hay sự ấm lên sẽ làm giảm các khu rừng và có lẽ cả lãnh nguyên thảm thực vật bằng cách gây ra nhiều vụ cháy rừng và côn trùng bùng phát? Điều gì sẽ trở thành của vô số các loài chim và động vật phụ thuộc vào một hoặc cả hai môi trường? Và liệu lượng carbon khổng lồ được lưu trữ trong đất đông lạnh Bắc và cây của nó sẽ tăng lên, hoặc được giải phóng, sẽ gây ra sự nóng lên hơn nữa?
Điểm mấu cây là vùng chuyển tiếp sinh thái dài nhất trên bề mặt trái đất, bay quanh thông qua các vùng đất phía bắc của Bắc Mỹ và Âu Á đối với một số 8.300 dặm. Ở đây, khu vực bên ngoài những cái cây có màu đỏ. Ở dưới cùng bên phải là Alaska, nơi các nhà nghiên cứu hiện đang làm việc trong khu vực ngay bên ngoài vòng Bắc cực. Bản đồ lịch sự của Dịch vụ Cá và Động vật hoang dã Hoa Kỳ
Để giúp trả lời những câu hỏi này, các nhà khoa học từ Đài quan sát Trái đất Đại học Columbia Lam Lam-Doherty và các tổ chức khác đang tham gia vào một dự án dài hạn để phân loại những gì cho phép cây tồn tại hay không trong môi trường biên giới này. Họ đã thiết lập các ô giám sát, nằm thuận tiện dọc theo đường cao tốc, ở rìa cây. Tại đây, các thiết bị sẽ liên tục đo nhiệt độ không khí và đất, lượng mưa, tốc độ gió, độ ẩm và các thông số khác trong vài năm tới, và so sánh chúng với sự phát triển và sự sống của cây. Nghiên cứu thực địa này là một phần của Thí nghiệm dễ bị tổn thương Bắc cực Bắc cực (ABoVE), một dự án do NASA tài trợ nhiều năm nhằm tìm cách kết hợp các quan sát vệ tinh quy mô lớn của các khu vực phía bắc với các nghiên cứu trên mặt đất quy mô lớn này.
Natalie Boelman, một nhà sinh thái học tại Đài quan sát Trái đất Đại học Columbia Lam Lam-Doherty, đo chiều cao của cây trong một ô nghiên cứu. Hình ảnh qua Kevin Krajick.
Nhà sinh lý học thực vật Lamont-Doherty Kevin Griffin cho biết:
Có nhiều điều kiện ảnh hưởng đến việc cây có thể và không thể phát triển hay không.
Cái chính là nhiệt; cây thường chỉ khả thi khi nhiệt độ trung bình của mùa sinh trưởng cao hơn khoảng 6,4 độ C (khoảng 43,5 độ F). Nhưng đó không phải là toàn bộ câu trả lời, ông Griffin nói.
Chúng ta cũng biết nó là những thứ như nước, gió, chất dinh dưỡng, lượng ánh sáng nhận được, dù là ánh sáng trực tiếp hay khuếch tán, tuyết phủ trong mùa đông. Nó là một sự kết hợp phức tạp. Làm thế nào mà tất cả hoạt động, mà chính xác những gì chúng tôi muốn tìm hiểu.
Dẫn đầu bởi Jan Eitel, một nhà khoa học lâm nghiệp tại Đại học Idaho, các nhà khoa học đã đến bằng xe bán tải vào đầu tháng 6 để thiết lập các ô. Hầu như không có ai sống giữa Fairbanks và Deadhorse, nhưng họ đã có thể ở tại một nhà nghỉ trong khu định cư khai thác vàng từng có của Wiseman, một cabin rất vắng vẻ (dân số hiện tại khoảng 20) nằm từ đầu những năm 1900 nằm gần đầu những năm 1900 Xa lộ. Từ đây, các nhà khoa học đi lại hàng ngày đến một nửa tá địa điểm, được chọn vì các cạnh sinh thái sắc nét của họ; tại mỗi nơi, bạn có thể đi bộ từ những cái cây ngay vào vùng lãnh nguyên liền kề, chỉ hơi lộn xộn. Cốt truyện miền bắc gần nhất là một địa điểm khiêm tốn một thời, cái gọi là Last Spruce, một cây trông như bị bỏ đói được đánh dấu bằng một dấu hiệu kim loại cho biết Cây Frest North Spruce trên đường ống Alaska - Đừng cắt. , ai đó cắt nó xuống.
Cây mọc rất chậm ở đây; cái này mà Boelman đang kiểm tra là khoảng 15 tuổi. Hình ảnh qua Kevin Krajick.
Một phần của dự án liên quan đến việc lập bản đồ các trang web với LiDAR, một công nghệ khảo sát bắn tia laser để tạo ra một bản đồ cảnh quan 3D chi tiết tinh xảo. Chính xác xuống đến một vài cm, nó ánh xạ bố trí mặt đất, từng nhánh cây và vỏ cây. Trong môi trường này, nơi cây cối hầu như không thể bám vào, những thay đổi nhỏ nhất về địa hình hoặc nhiệt độ có thể tạo ra sự khác biệt giữa sống và chết đối với cây giống; một chiếc giường rêu sâu có thể quấn nó trong sự ấm áp; một con cá voi tinh tế, tảng đá chiếu hoặc một cây khác có thể bảo vệ nó khỏi những cơn gió cào.
Nhưng hầu hết các loại đất ở phía bắc bị đóng băng vĩnh viễn ngay bên dưới bề mặt và khí hậu ấm lên không làm thay đổi lượng ánh sáng nhỏ đáng sợ đến các nhà máy trong suốt cả năm. Một cây lân cận cũng có thể tạo ra bóng râm vừa đủ để cây giống không thể có đủ ánh sáng và ấm áp, và một cây quá dày đặc có thể làm giảm nhiệt độ đất tổng thể mà chúng cần để lấy rễ và hấp thu chất dinh dưỡng. Các cuộc khảo sát, được lặp lại vài ngày một lần bởi các camera tự động, được thiết kế để cho thấy cảnh quan thay đổi theo thời gian như thế nào.
Cây liễu và cây bụi lùn rụng lá mọc ở đây, nhưng những cây thực sự duy nhất ở phía bắc xa xôi này là cây vân sam. Khi một người đã root, nó sẽ phát triển rất chậm. Một ngày, chuyên gia viễn thám Lee Vierling và nhà sinh thái học Lamont Natalie Boelman đã già đi một số người nhỏ hơn bằng cách đếm những tiếng rít nhỏ từ thân cây mọc lên từ đầu mỗi mùa sinh trưởng. Một cây thông có kích thước bằng cây thông Giáng sinh chỉ trên đầu họ hóa ra là 96 tuổi; nó dường như đã bắt đầu phát triển vào năm 1920. Vierling nói:
Woodrow Wilson là chủ tịch sau đó. Chiến tranh thế giới thứ nhất vừa kết thúc. Những cây cao nhất đạt 20 đến 30 feet, chiều cao có thể đạt được trong một hoặc hai thập kỷ về phía nam; những thứ này có lẽ đã tồn tại 200 đến 300 năm.
Nhà sinh lý học thực vật Lamont-Doherty Kevin Griffin kiểm tra một dụng cụ được thiết kế để theo dõi hoạt động quang hợp của cây vân sam. Hình ảnh qua Kevin Krajick.
Thời tiết ấm hơn là gần như chắc chắn để làm cho những cây này phát triển nhanh hơn, và thời tiết như vậy đã ở đây. Với ánh sáng ban ngày 24 giờ, nhóm làm việc tới 14 giờ mỗi ngày, phần lớn thời gian đổ mồ hôi dưới ánh mặt trời gay gắt.Trong khoảng thời gian này, nhiệt kế ở Deadhorse đã đạt kỷ lục mọi thời đại là 85 độ F giống hệt với Công viên Trung tâm New York của cùng ngày hôm đó.
Đội ngũ tiếp viên của nhóm ở Wiseman, Heidi Schoppenhorst, đã sống ở đây cả đời. Cô ấy nói:
Những cái cây đang thực sự bùng nổ ở đây. Khí hậu ấm lên và có nhiều mưa vào tháng 6, khi nó thực sự quan trọng.
Đã có bằng chứng từ hình ảnh vệ tinh cho thấy vùng lãnh nguyên xa hơn đang trở nên xanh hơn và cây bụi. Nhiều nhà khoa học hy vọng dòng cây sẽ tiến lên cuối cùng, và một số nghiên cứu có ý định cho thấy điều này đã xảy ra. Một số mô hình dự đoán rằng một nửa lãnh nguyên hiện tại có thể được chuyển đổi vào năm 2100, mặc dù những người khác nói rằng quá trình này sẽ chậm hơn nhiều. Mặt khác, một số nghiên cứu khẳng định cây thực sự đang rút lui trong các khu vực, vì nhiệt làm khô rừng, giúp côn trùng xâm lấn và hỏa hoạn phá hủy các khu vực đang phát triển.
Ở Alaska, các đám cháy được dự đoán bởi một nghiên cứu sẽ tăng gấp bốn lần trong những thập kỷ tới và nó đã bị tàn phá; trên đường đi lên, các nhà khoa học đã đi qua một số vùng lớn đã giảm trong vài năm qua để làm đen những cây gậy. Năm nay, một đám cháy xung quanh Fort McM bồ, ở phía bắc tỉnh bang Alberta, đã cướp đi 80.000 cư dân và san bằng một phần của thành phố. Một vài năm trước, Boelman là một phần của một nhóm nghiên cứu một 2007 lửa chớp gây ra mà đốt cháy 400 dặm vuông lãnh nguyên trên Slope Bắc - lửa lãnh nguyên lớn nhất từng được ghi nhận, trong một khu vực mà hàng ngàn năm nay có thể đi qua mà không có bất kỳ lửa nào cả.
Trưởng nhóm Jan Eitel của Đại học Idaho lắp đặt camera radar năng lượng mặt trời sẽ quét địa điểm nghiên cứu liên tục trong nhiều năm, để nắm bắt cách cây cối phản ứng với điều kiện thay đổi. Hình ảnh qua Kevin Krajick.
Vuốt ve những cây kim của một cây vân sam gần đó dài đến vai, nhưng có lẽ già hơn cô ấy rất nhiều, Boelman nói:
Sự khác biệt giữa lãnh nguyên và cây cối thực sự rất thú vị, đặc biệt là khi người ta dự đoán sẽ bắt đầu xâm lấn vào nơi khác.
Boelman là một phần của dự án ABoVE riêng biệt, trong đó các nhà nghiên cứu đang phóng xạ các động vật phía bắc bao gồm caribou, gấu, nai, chó sói và đại bàng, để xem nơi chúng di chuyển liên quan đến thay đổi điều kiện thời tiết và lửa. Boelman đã làm việc ở phía bắc tỉnh bang Alberta gắn thẻ những người Mỹ, được biết là sống ở phạm vi rộng và di chuyển khoảng cách rộng lớn. Nếu bằng chứng giai thoại có nghĩa là bất cứ điều gì, xu hướng có thể là về phía bắc; trong 20 năm qua, một số cộng đồng người Inuit chưa bao giờ nhìn thấy áo choàng trước đây đã phải phát minh ra một cái tên cho họ: Cam Koyapigaktoruk.
Trong chuyến đi đầu tiên đến miền bắc, sinh viên tốt nghiệp Lamont-Doherty, Johanna Jensen, đã lấy dữ liệu về một cây vân sam có dây. Nghiên cứu sẽ cung cấp không chỉ thông tin dài hạn về biến đổi khí hậu, mà còn tạo cơ hội cho các nhà khoa học trẻ làm việc trực tiếp trong lĩnh vực này. Hình ảnh qua
Vài ngày sau khi lắp đặt các dãy cảm biến, máy ảnh và máy ghi dữ liệu phức tạp, cùng với các tấm pin mặt trời và mớ dây để kết nối chúng, các nhà khoa học đã phát hiện ra một hiện tượng động vật hoang dã bất ngờ: Thỏ, hung hăng trong rừng, yêu thích nhai qua dây và Thiết bị đã chớp mắt. Nhóm nghiên cứu đã nhanh chóng tiến hành sửa chữa và phòng thủ một cách ngẫu hứng, chôn dây trong rêu xốp hoặc bao quanh chúng bằng những cây gậy sắc nhọn, chết chóc. Kế hoạch đã được đặt ra để có được dây gà cho một giải pháp lâu dài hơn.
Thỏ không phát triển mạnh như thế này ở vùng lãnh nguyên, nhưng nếu cây và cây bụi di chuyển về phía bắc, thỏ có thể sẽ di chuyển theo chúng. Các sinh vật khác cũng thích môi trường sống như vậy, như lynx, nai, gấu đen và chim sẻ trắng. Những người ủng hộ lãnh nguyên sau đó sẽ phải thích nghi hoặc bị đẩy ra; chúng bao gồm bò xạ hương và các loài chim làm tổ ở khu vực mở như Lapland longspurs và ptarmigans. Một số động vật, bao gồm caribou mặt đất và chó sói, di chuyển theo mùa giữa hai con.
Boelman là trung lập về kết quả.
Mọi người cho rằng khi hệ sinh thái thay đổi, nó sẽ trở nên tồi tệ. Nhưng với sự thay đổi khí hậu, hầu như luôn có người chiến thắng và kẻ thua cuộc. Một số loài sẽ phải chịu đựng, nhưng những loài khác sẽ được hưởng lợi.
Dọc theo đường cao tốc Dalton, sự thay đổi đang diễn ra nhanh chóng. Gần các địa điểm nghiên cứu, các công nhân đang đào một con mương vô tận để đặt một tuyến cáp quang đến Deadhorse. Khách du lịch gan dạ, được khuyến khích bởi thời tiết ôn hòa, đi qua trong những chiếc xe nặng trĩu và vẫy tay. Một người đàn ông đẩy một cỗ xe đẩy kiểu xe đẩy lớn về phía nam được cho là đang thực hiện nhiệm vụ đi bộ từ Deadhorse đến Austin, Texas. Xe tải khổng lồ chạy về phía bắc mang theo cáp, đường ống, tòa nhà prefab. Một số người đang mang xăng, chống lại dòng chảy dầu đi ngược chiều. Vòng tròn nhiên liệu hóa thạch đang được hoàn thành; năng lượng tinh chế đang quay trở lại để giúp duy trì sản xuất năng lượng thô.