Il cambiamento climatico è un fenomeno complicato con una varietà di effetti sia bruschi che graduali che gli scienziati stanno lavorando duramente per scoprire. I risultati emergenti su come i vari ecosistemi stanno rispondendo ai cambiamenti climatici, derivanti dalla ricerca a lungo termine condotta attraverso il programma di ricerca ecologica a lungo termine (LTER) della National Science Foundation di 40 anni, sono stati ora pubblicati in una serie di articoli in la rivista BioScienza .

Il Santa Barbara Coastal (SBC) LTER dell'UC Santa Barbara e il Moorea Coral Reef (MCR) LTER sono tra i 28 siti in tutto il mondo in cui la ricerca a lungo termine sta fornendo spunti significativi.

"Distinguere gli effetti dei cambiamenti climatici derivanti da un aumento della frequenza di eventi bruschi e graduali cambiamenti direzionali richiede una prospettiva a lungo termine", ha affermato Dan Reed, un biologo ricercatore presso il Marine Science Institute dell'UC Santa Barbara e uno dei fondatori dell'SBC LTER . "La ricerca nei siti LTER è pronta per indagare su entrambi questi tipi di fenomeni di cambiamento climatico perché combina dati osservativi a lungo termine per documentare modelli di cambiamento spaziale e temporale con esperimenti e campionamenti mirati per identificare i meccanismi biologici e fisico-chimici che producono l'osservato modifiche."

Tra le informazioni raccolte nei siti LTER vi sono dati su variazioni della temperatura dell'aria e dell'acqua, precipitazioni, livello del mare, nuove perturbazioni, alterazione della produzione primaria, aumento del ciclo della materia organica e inorganica e cambiamenti nelle popolazioni e nelle comunità.

Il cambiamento climatico sta producendo serie di impatti diversi e spesso unici in vari luoghi. I risultati presentati nella serie BioScience LTER esplorano l'aspetto del cambiamento climatico in quattro principali ecosistemi:foreste e acque dolci, zone aride, costiere e oceani.

"Molti ecosistemi costieri sono definiti da specie di fondazione che formano strutture, che svolgono un ruolo sproporzionatamente importante nel determinare gli attributi ecologici del sistema e i loro benefici socioeconomici", ha affermato Reed.

All'SBC LTER, le alghe giganti svolgono un ruolo fuori misura nelle acque appena al largo di Santa Barbara, creando foreste sottomarine che sono tra gli ecosistemi più produttivi al mondo. Il cambiamento climatico influisce su questa produttività, sotto forma di aumento della temperatura del mare e tempeste che possono influenzare la capacità delle alghe effimere di stabilirsi e di attirare comunità di pesci e altre creature marine che abitano queste foreste.

Nel frattempo, l'MCR LTER, situato nella Polinesia francese, rappresenta uno degli ecosistemi più ricchi di biodiversità al mondo, grazie alle sue specie di base:i coralli che costruiscono le barriere coralline. Il cambiamento climatico qui colpisce principalmente la temperatura dell'acqua, che si traduce sempre più nello "sbiancamento" dei coralli, che muoiono di fame quando lo stress termico fa perdere loro le alghe simbiotiche. Tempeste più potenti stanno anche distruggendo l'habitat che molti organismi chiamano casa.

"Sebbene le forti tempeste siano state un grave disturbo per i coralli nel corso della loro storia geologica, gli episodi di sbiancamento di massa dei coralli a causa delle ondate di calore marine sono un fenomeno recente che sta aumentando in gravità e frequenza man mano che i cambiamenti climatici riscaldano l'oceano", ha affermato Russ Schmitt, professore di ecologia presso il Dipartimento di Ecologia, Evoluzione e Biologia Marina dell'UCSB e capo ricercatore principale del sito MCR LTER presso il Marine Science Institute dell'UCSB.

"Il nostro articolo esamina i risultati della ricerca LTER in foreste di alghe, barriere coralline, paludi di marea, praterie di fanerogame, foreste di mangrovie e isole barriera che dimostrano come il cambiamento climatico stia alterando l'abbondanza e le prestazioni delle specie di fondamenta costiere per influenzare gli attributi e i servizi ecologici dell'intera costa ecosistemi", ha detto Reed. "Discutiamo di come l'approccio di ricerca integrato condiviso dai siti LTER sia stato particolarmente efficace nel quantificare la misura in cui gli ecosistemi costieri sono in grado di resistere e riprendersi dalle diverse forme di cambiamento climatico e la loro capacità di adattarsi ai cambiamenti climatici a lungo termine. "

Altri articoli della serie si concentrano sull'ecologia delle zone aride, dove il riscaldamento, combinato con cicli di siccità multidecennale, ha aumentato le inondazioni e gli incendi, l'alterata disponibilità delle risorse, la struttura della comunità vegetale, mentre gravi siccità, incendi e polvere hanno esacerbato l'inquinamento atmosferico.

Nelle foreste e nelle aree di acqua dolce, i risultati discutono degli effetti sulla composizione delle specie e sulla funzione dell'ecosistema. Ciò avviene attraverso interazioni complesse, effetti a cascata e feedback sul sistema climatico risultanti da flusso alterato e cambiamenti nei processi ecosistemici come la produzione primaria, lo stoccaggio del carbonio, il ciclo dell'acqua e dei nutrienti e le dinamiche della comunità.

Nell'oceano, il cambiamento climatico sta causando cambiamenti fisici relativamente ampi negli ecosistemi pelagici, come l'aumento della temperatura del mare, l'alterata stratificazione degli strati superficiali e il calo del ghiaccio marino, che sta producendo varie risposte ecologiche.