SK Wpływ ocieplenia klimatu na różnorodność biologiczną Bogdan Jaroszewicz

Page 1

PROJEKT

Edukacja zawodowa i obywatelska na rzecz przeciwdziałania zmianom klimatu Szkolenie dla Lokalnych Liderów Klimatycznych „Strażnicy Klimatu”

Klimat a bioróżnorodność. Obóz terenowy w Puszczy Białowieskiej Białowieża, 13–17.05.2015

ZJAZD V

Wpływ ocieplenia klimatu na różnorodność biologiczną i funkcjonowanie ekosystemów leśnych Bogdan Jaroszewicz

Niniejszy materiał został opublikowany dzięki dofinansowaniu ze środków Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. Za jego treść odpowiada wyłącznie Stowarzyszenie Pracownia na rzecz Wszystkich Istot.

edukacja dla dobrego klimatu


Wpływ ocieplenia klimatu na różnorodnośd biologiczną i funkcjonowanie ekosystemów leśnych Bogdan Jaroszewicz Białowieska Stacja Geobotaniczna Wydział Biologii Uniwersytetu Warszawskiego

Szkolenie „Strażnicy klimatu” 14 maja 2015


Genetyka selekcja naturalna zmiennośd genetyczna szybkośd mutacji

Stężenie CO2 atmosferyczne oceaniczne pH oceanów Dynamika oceanów poziom wód prądy morskie

Bellard et al. Ecological Letters 2012

Rozmieszczenie jakośd i wielkośd siedlisk nisza ekologiczna wielkośd areału Interakcje międzygatunkowe desynchronizacja wytrącenie z równowagi nowe interakcje Produkcja pierwotna ilośd biomasy przepływ energii przepływ materii Usługi ekosystemowe skład funkcje produkcja Integralnośd biomów zmiany granic pustynnienie częstotliwośd zaburzeo

Organizm Zespół Gatunek Populacja

Zjawiska ekstremalne powodzie susze huragany Pożary

Fenologia migracje kwitnienie/rozród długośd sezonu wegetacyjnego diapauza/hibernacja

Biom Ekosystem

Opady średnie ekstrema zmiennośd sezonowośd

Fizjologia rozrodczośd aktywnośd podatnośd na choroby przeżywalnośd

Składowe różnorodności biologicznej

Składowe zmian klimatycznych

Wybrane elementy składowe zmian klimatycznych i ich przewidywany wpływ na różne poziomy różnorodności biologicznej

Temperatura średnie ekstrema zmiennośd sezonowośd


Jak klimat zmieniał się w przeszłości? Silne wahania klimatyczne zachodziły w cyklu zbliżonym do 100 tys. lat ● Cykle te miały miejsce przez ostatni ok. 1 milion lat ● Następowało nasuwanie się i wycofywanie lodowców ● Prawdopodobnie żyjemy obecnie w interglacjale ●

21 tys. lat wstecz

Obecnie



Jak szybko mogą następowad zmiany temperatur? Według danych z grenlandzkich rdzeni lodowych fala ocieplenia po ostatnim zlodowaceniu zaczęła się ok. 11.711 lat temu. Średnia temperatura roczna wzrosła o 120C (lokalnie na Grenlandii) w ciągu zaledwie 50 lat! Źródło: Dahl-Jensen 2009


Ekologiczne skutki zmian klimatu – lekcje z przeszłości ANTROPOCEN?

2.500 BP

5.000 BP

Atlantycki 8.000 BP 9.000 BP

Boreal Preboreal

ZLODOWACENIE

Milecka i in. 2009, zmienione

Subatlant

HOLOCEN

Diagram pyłkowy

Subboreal


Palinologia – nauka o ziarnach pyłku i zarodnikach roślin, badająca ich budowę, możliwości odróżniania itd. Wyniki badań wykorzystywane są w systematyce roślin, a także w paleobotanice. Szweykowska A. i Szweykowski J. 1993. Słownik botaniczny.


Jak klimat wpływa na różnorodnośd biologiczną – lekcje z przeszłości

5 000

2 500

4 500

4 000

2 000

1 500

3 500

1 000

3 000

500

Buk (Fagus sylvatica) 5 000 – 0 14C BP +/- 500 lat Latałowa M., i in. 2004


Ostoje roślinności W okresach zlodowaceń rośliny wycofywały się na południe do ostoi (refugiów). W czasie ostatnich zlodowaceń największe znaczenie dla flory leśnej miała ostoja bałkańsko-czarnomorska. W miarę ocieplania się klimatu rośliny wędrowały z niej wzdłuż łańcucha Karpat do Europy Środkowej



Hrynowiecka-Czmielewska et al. 2007

Wiarygodność palinologii ….

Liczba gat. w zdj. fitosocjol.

Liczba gat. w opadzie pyłku


Wiarygodnośd palinologii ….

Roślinnośd rzeczywista (zdjęcia fitosocjologiczne) Współczesny opad pyłku w badanych zbiorowiskach roślinnych Hrynowiecka-Czmielewska et al. 2007


Ostatnie zlodowacenie nie objęło swym zasięgiem obszaru całej Polski


sea land glacier

Maksimum Zlodowacenia Bałtyckiego


P贸藕ny plejstocen


Najstarszy dryas > 12 300 BP Roślinność bez udziału wysokopiennych gatunków drzewiastych Klimat: ocieplenie, cofanie lądolodu Roślinność: Tundra krzewinkowa Wierzby Brzoza karłowata Rokitnik Płaty roślinności stepowej


Tundra z bliska


Dryas octopetala dębik ośmiopłatkowy dał nazwę trzem okresom późnego glacjału




Bölling 12 300 – 12 000 BP Otwarte lasy w całej Polsce Klimat: ocieplenie, średnie temperatury lipca ok. 14-15 oC, dalsze cofanie lądolodu Roślinność: Lasy brzozowe i sosnowe z dużym udziałem heliofitów Roślinność bagienna z Typha latifolia, Ceratophyllum demersum i Nymphaea alba


Heliofity – rośliny światłożądne, rośliny występujące na miejscach otwartych i wystawione na działanie pełnego światła słonecznego Szweykowska A. i Szweykowski J. 1993. Słownik botaniczny.


Tak mogły wyglądać pierwsze lasy


WskaĹşniki ocieplenia klimatu Typha latifolia

Ceratophyllum demersum

Nymphaea alba


Starszy dryas 12 000 – 11 800 BP Zahamowanie rozwoju/regres lasów Zanik ciepłolubnych roślin wodnych Klimat: ochłodzenie/osuszenie, spadek poziomu wody

Roślinność: Zielna roślinność miejsc piaszczystych Grupy brzóz, rokitnik, wierzby, jałowiec Tundra z Dryas octopetala, Betula nana i Polygonum viviparum


Betula nana

Relikty tundry

http://131.130.57.239/sibirien/Tundra_Vegetation.htm

Polygonum viviparum Fot. Antoni Mielnikow


Alleröd 11 800 – 10 000 BP Lasy w całej Polsce Klimat: ocieplenie, średnie temperatury lipca ok. 15-16 oC, dalsze cofanie lądolodu

Roślinność: lasy brzozowe i sosnowe z domieszką osiki, jarzębiny i wierzb Roślinność bagienna z Cladium mariscus i Nuphar luteum


B贸r sosnowy


WskaĹşniki ocieplenia klimatu

Fot. M. Romaoski

Nuphar luteum http://bioeco.free.fr/photos/source/nuphar_1.htm

Cladium mariscus


Młodszy dryas 10 700 – 10 250 BP Ostatnie chłodne wahnienie klimatu Klimat: ochłodzenie/kontynentalizacja rozszerzanie się lądolodu

Roślinność: grupy sosen i brzóz Zarośla jałowca Zielna roślinność terenów piaszczystych Step


Alwary na Olandii; podobnie mogła wyglądać roślinność w młodszym dryasie


Hippophae rhamnoides rokitnik pospolity ważny składnik późnoglacjalnej roślinności


Holocen


Preborealny 10 250 – 9 100 BP Początek trwałych zbiorowisk leśnych Roślinność nie zrównoważona z klimatem Klimat: ocieplenie, cofanie się lądolodu Roślinność: lasy brzozowo-sosnowe z domieszką osiki, jarzębiny i wierzb oraz dużym udziałem krzewów i heliofitów Wkraczanie leszczyny z zachodu i wiązu od południa i wschodu


Corylus avellana leszczyna pospolita ważny składnik roślinności wczesnego holocenu


Osika i jarzębina – domieszki we wczesnoholoceńskich lasach


Borealny 9 100 – 7 700 BP Dominacja sosny i leszczyny Wkraczanie lipy, dębu, jesionu i olszy Klimat: ocieplenie, temperatury zbliżone do współczesnych co najmniej od połowy okresu Roślinność: lasy sosnowe i zarośla leszczynowe; zmniejszenie udziału brzozy; zanik roślinności światłolubnej; w Polsce płn-wsch pojawia się ze wschodu świerk (wg. innych źródeł dopiero w okresie subborealnym).


Świerk przywędrował do Polski ze wschodu i południa


Dąb i olsza dotarły do Polski zapewne w tym samym czasie


Atlantycki 7 700 – 5 100 BP Dominacja wielogatunkowych lasów liściastych; zasięgi gatunków ciepłolubnych przesunięte na północ Klimat: optimum klimatyczne, cieplej i wilgotniej niż obecnie Zabagnienie nisko położonych terenów, podniesienie poziomu wód w jeziorach Roślinność: lasy liściaste z lipą, wiązem, dębem i jesionem, o bujnym runie; bory mieszane z dębem i sosną


Wiąz, lipa i jesion – składniki wielogatunkowych lasów liściastych okresu atlantyckiego


Przyczyny zaniku wielogatunkowych lasów liściastych Zmiany klimatu (ochłodzenie i zwilgotnienie) Obniżenie żyzności gleb Prymitywna gospodarka pasterska (ogławianie i obrączkowanie drzew w celu uzyskania paszy dla zwierząt) Rozprzestrzenienie się grafiozy (holenderskiej choroby wiązów)



Subborealny 5 100 – 2 300 BP Szata roślinna coraz bardziej zbliżona do dzisiejszej Wykształcenie się grądów Zauważalny wpływ człowieka na roślinność Klimat: zwilgotnienie, a następnie ochłodzenie Bielicowanie gleb i obniżenie ich żyzności Roślinność: lasy liściaste i bory mieszane; spadek udziału wiązu, jesionu i lipy Wzrost znaczenia dębu, ekspansja grabu i buka


Grąd – typ zbiorowiska leśnego z udziałem dębu, graba, lipy, klonu i świerka (w Puszczy Białowieskiej) w drzewostanie. Grądy występują na umiarkowanie żyznych i wilgotnych glebach brunatnych i płowych, głównie w Europie Środkowej. Pierwotnie zbiorowiska tego typu zajmowały ponad połowę obszaru Polski.


Grąd w Białowieskim Parku Narodowym


Buk nie dotarł do Polski płn-wsch

Ralska-Jasiewicz 1991


Subatlantycki 2 300 – 0 BP Szata roślinna pod coraz silniejszą presją człowieka Klimat: zwilgotnienie i ochłodzenie Zabagnienie nisko położonych terenów Roślinność: spadek udziału trwałych składników lasu, wzrost udziału drzew pionierskich i roślin zielnych w wyniku wyrębu lasów



Zestawienie map roślinności Europy

Pełnia zlodowacenia

Wczesny holocen

Interstadiał – krótko przed Młodszym Driasem

Środkowy holocen

Maps from: http://www.esd.ornl.gov/projects/qen/nercEUROPE.html

Młodszy Drias – zimny interwał

Tuż przed okresem deforestacji (ok. 4500 bp)


Opisy „Małej epoki lodowej”

Obrazy pokazujące zimy w Europie Zachodniej w okresie „Małej epoki lodowej” (ok. 1450 – 1850). Powyżej Pieter Brueghel Starszy (Holandia). Na lewo drzewory ukazujący „igrzyska zimowe” na Tamizie w 1683 roku.


Historycznie poświadczone przeprawy po lodzie przez Bałtyk


Karczmy na przybrzeżnym lodzie Bałtyku (XVI wiek)

Mapa Olausa Magnusa z 1527 r.


Ostatnie sto lat - przyspieszenie Wzrost temperatury (1880-2012): 0,85oC Wzrost ilości CO2 w powietrzu: o ok. 25% W marcu 2015 roku koncentracja CO2 w powietrzu osiągnęła 400 p.p.m

Raport IPCC 2013


Zmiany składu i koncentracji gazów w atmosferze Stężenie CO2 w atmosferze przekroczyło stężenia występujące przez poprzednie 440,000 lat CO2 Concentration in Ice Core Samples and Projections for Next 100 Years

700 Proj ected (2100)

650 600 550

Przy tym poziomie rozpoczęło się formowanie lodowca antarktycznego

500 450

marzec 2015 rok = 400 ppm Current Tempo przyrostu: >2 ppm/rok (2001)

400 350 300 250 200 150

400,000

300,000

200,000

Lata przed chwilą obecną Years Before Present

100,000

0

CO2 Concentration (ppmv)

Vostok Record IPCC IS92a Scenario Law Dome Record Mauna Loa Record


Ostatnie sto lat - przyspieszenie Wzrost temperatury (1880-2012): 0,85oC Wzrost ilości CO2 w powietrzu: o ok. 25% W marcu 2015 roku koncentracja CO2 w powietrzu osiągnęła 400 p.p.m Dwa główne źródła CO2 (łącznie ok. 40%): - spalanie paliw kopalnych; - wylesianie;

Raport IPCC 2013


Pokrycie kuli ziemskiej lasami: 10.000 lat temu – ok. 45% współcześnie – ok. 31% współczesne tempo wylesiania: 0,14%/rok (5.200.000 ha lasu/rok)

Raport FAO 2012


Około 75% węgla ekosystemów lądowych zgromadzone jest w lasach (Olson et al. 1983)

Bilans węgla w lasach półkuli północnej

za: Goodale C. L. et al., 2002,


Lesistośd na świecie Tendencje zmian w okresie 1990-2000:

W latach 2000-12 powierzchnia obszarów zalesionych na Ziemi zmniejszyła się o 1,5 mln km2 (prawie 5x więcej niż powierzchnia Polski). Wycięto 2,3 mln km2 lasów, a zalesiono tylko 800 tys. km2.



Efekt kaskadowy, interakcje Wzrost CO2

Zmiany klimatu

Fizjologia

Fenologia

Zasięg geograficzny

Adaptacja in situ

Zmiany interakcji międzygatunkowych Dalsze zmiany w zasięgach gatunków

Wymarcie

Zmiany w strukturze i składzie gatunkowym ekosystemów Za Hughes 2000


Efekt kaskadowy, interakcje Wzrost CO2

Zmiany klimatu

Fizjologia

Fenologia

Zasięg geograficzny

Adaptacja in situ

Zmiany interakcji międzygatunkowych Dalsze zmiany w zasięgach gatunków

Wymarcie

Zmiany w strukturze i składzie gatunkowym ekosystemów Za Hughes 2000


Najbardziej narażone na skutki zmian klimatycznych: • • • • • • •

gatunki zagrożone wyginięciem i o niskich liczebnościach gatunki migrujące gatunki o ograniczonym zasięgu geograficznym (zwłaszcza endemity) zespoły organizmów polarnych populacje peryferyjne gatunki o zubożonych pulach genetycznych gatunki o wysokiej specjalizacji (w tym gatunki górskie, wyspiarskie)

Species Survival Commission IUCN oceniła, że cechy podatności na wymarcie w związku ze zmianami klimatycznymi występują u: • 35% gatunków ptaków • 52% gatunków płazów • 71% gatunków budujących rafy koralowe Vie et al. 2009. Wildlife in a Changing World – An Analysis of the 2008 IUCN Red List of Threatened Species.


Współczesny

Zasięg naturalny świerka

Model dla współczesnego klimatu Przewidywany przy 700 ppm CO2


U 65% spośród 52 badanych gatunków motyli dziennych północna granica zasięgu przesunęła się na północ o 30-200 km w ciągu 30-100 lat (wzrost temp. o 0,6 oC)

Dwie niezależne ekspansje

zasięg naturalny 1900 kolonizacja Danii 1940 kolonizacja Szwecji 1983 Mieniak tęczowiec Apatura iris

kolonizacja Finlandii 1991 Parmesan et al. 1999


>4000 gat. skolonizowało obszary historycznie zimniejsze Szybkośd migracji: Gatunki lądowe 6,1 – 17 km/dekadę Motyle nawet >200 km/5 lat Ptaki średnio 18,9 km/20 lat Organizmy morskie 75 km/dekadę Ryby kostnoszkieletowe nawet>200 km/dekadę Fitoplankton >400 km/dekadę


Średnia szybkośd przesuwania się izoterm 38 km/dekadę (Hansen et al. 2006)

S

N

Średnia szybkośd przesuwania się granic zasięgów obliczona dla 1700 gatunków lądowych: 6,1-17 km/dekadę (Parmesan et al. 2003)

Migracja?!


2012, 2014

Liana A. 2004-2009


Gatunki wysokogórskie są w pułapce - nie jesteśmy w stanie podwyższyd gór …..


Góry Skandynawskie: 106 gatunków roślin z co najmniej 10 stwierdzeniami w obu badaniach wykazuje wyraźny trend do przesuwania górnej granicy zasięgu w górę.

0.8 0.6 0.2

0.4

1923 2008

0.0

Veronica alpina

1.0

Przykład: Veronica alpina

1000

1100

1200

1300

1400

Wysokość m n.p.m.

1500

J.-A. Grytness, unpubl.


„Potencjalny” i zrealizowany zasięg geograficznych gatunku Zasięg potencjalny Pokrywanie się warunków środowiska z zakresem tolerancji gatunku („koperta klimatyczna”)

Zasięg rzeczywisty (zrealizowany)

• Trudności rozprzestrzeniania się • Konkurencja • Drapieżniki i patogeny • Rozmieszczenie/zasięg potencjalnych ofiar/ zasobów pokarmowych


Zasięg potencjalny („koperta klimat.”) Prawdopodobna kolonizacja Prawdopodobnie stabilne populacje Prawdopodobne wymarcie Model przyszłego zasięgu geograficznego Geum urbanum: potencjalna szybkośd zmian warunków siedliskowych (range shift), potencjalna szybkośd migracji gatunku oraz zrealizowany efekt zmian klimatycznych i możliwości migracyjnych. Cunze et al. PLOS ONE 2013


Kasztan jadalny Castanea sativa

Kolor szary – warunki klimatyczne umożliwiające kolonizację („koperta klimatyczna”) Czarne punkty – rzeczywiste rozmieszczenie

Kasztan jadalny dotychczas nie skolonizował terenów z których został wyparty przez ostatnie zlodowacenie. Svenning and Skov 2004


Liczba gatunków drzew

Procent potencjalnego areału geograficznego zajętego przez 55 gatunków drzew w Europie

Procent potencjalnego areału zajętego przez gatunek Ref: Svenning and Skov 2004


Anemochoria

Endozoochoria

Epizoochoria

Model szybkości migracji roślin rozprzestrzenianych anemochorycznie (A), endozoochorycznie (B), epizoochorycznie (C) przy 9 podstawowych modelach zmian klimatycznych

Cunze et al. PLOS ONE 2013


Straty potencjalnej różnorodności gatunkowej wśród 140 gatunków roślin objętych modelem zmian klimatycznych (potencjalnie mogłyby na danym terenie występowad, ale nie nadążą za szybkością zmian klimatycznych). Cunze et al. PLOS ONE 2013


Efekt kaskadowy, interakcje Wzrost CO2

Zmiany klimatu

Fizjologia

Fenologia

Zasięg geograficzny

Adaptacja in situ

Zmiany interakcji międzygatunkowych Dalsze zmiany w zasięgach gatunków

Wymarcie

Zmiany w strukturze i składzie gatunkowym ekosystemów Za Hughes 2000


Zmiany składów gatunkowych zespołów roślinnych nie zawsze zgodne z trendem zmian klimatycznych Porównanie trendów zmian temperatury na podstawie danych meteorologicznych (czerwony) i ekologicznej liczby T Ellenberga we Francji

Niziny

Wyżyny

Bertrand et al. (2011)


Liczba gatunków inwazyjnych

Liczba dni z temperaturą <0oC

Rok

Zmiana składu gatunkowego zespołów leśnych w południowej Szwajcarii Walther et al. 2002


Efekt kaskadowy, interakcje Wzrost CO2

Zmiany klimatu

Fizjologia

Fenologia

Zasięg geograficzny

Adaptacja in situ

Zmiany interakcji międzygatunkowych Dalsze zmiany w zasięgach gatunków

Wymarcie

Zmiany w strukturze i składzie gatunkowym ekosystemów Za Hughes 2000


Kolejny dzień roku kalendarzowego

Pierwszy dzień kwitnienia roślin runa leśnego

Przyspieszenie kwitnienia jest dodatnio skorelowane ze wzrostem średniej temperatury miesięcy styczeo-lipiec (+2,7oC w ciągu 44 lat)

Białowieska Stacja Geobotaniczna Wydziału Biologii Rok Uniwersytetu Warszawskiego

Sparks T., Jaroszewicz B., Krawczyk M., Tryjanowski P. 2009.

Trend zmian terminu kwitnienia 6 gatunków runa grądów oraz konwalijki dwulistnej (Majanthemum bifolium)


60 Puszcza Białowieska, okres 33 lat

50 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

90 80 70 60 50 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

Wesołowski i Cholewa, 2009

Rozpoczęcie składania jaj (kolejny dzieo roku)

P. major


Interakcje międzygatunkowe Synchronizacja przystępowania do lęgów drapieżnika (sikora bogatka) z rozwojem ofiar stanowiących pokarm (gąsienice miernikowców) jest niezbędna z punktu widzenia wykarmienia piskląt.

days

Różnica między terminem składania jaj przez bogatkę a terminem pojawienia się gąsienic miernikowców

72

76

80

84

Lata Visser et al 1998

88

92

Visser i Both 2003

96


Mitrus et al. 2005

Puszcza Białowieska, okres 33 lat

Dzieo przylotu

+8 dni

Pozytywna korelacja daty przylotu z: 1. temperaturą kwietnia w Puszczy 2. temperaturą marca na trasie migracji 3. temperaturą lutego na zimowisku Rok



Efekt kaskadowy, interakcje Wzrost CO2

Zmiany klimatu

Fizjologia

Fenologia

Zasięg geograficzny

Adaptacja in situ

Zmiany interakcji międzygatunkowych Dalsze zmiany w zasięgach gatunków

Wymarcie

Zmiany w strukturze i składzie gatunkowym ekosystemów Za Hughes 2000


Białko (mg/g) Skrobia (%SM) Cyjanoglikozydy (mg/g)

Garbniki (mg/g)

Cukry (%SM)

Zawartośd wody (%)

350 ppm 700 ppm

Chemizm liści komonicy zwyczajnej Lotus corniculatus przy 350 ppm i 700 ppm CO2

Goverde et al. 1999


Charakterystyki cyklu rozwojowego modraszka ikara Polyommatus icarus żerujących na roślinach L. corniculatus hodowanych przy stężeniu CO2 350 ppm i 700 ppm Stadium poczwarki (dni)

Czas rozwoju larw (dni) Pokarm przyswojony (mg SM) Czas rozwoju larw (dni)

Śmiertelnośd larw Konsumpcja pokarmu (mg SM) Udatnośd przeobrażenia

350 ppm 700 ppm

Goverde et al. 1999


Przyrost m3ha-1rok-1

Zasobnośd m3ha-1

Przyrost m3ha-1rok-1

Zasobnośd m3ha-1

Liczba drzew Nha-1

Świerk

Średnica pnia

Liczba drzew Nha-1

Buk

Średnica pnia

Zmiany w charakterystykach drzewostanów w Europie Środkowej: dane przed rokiem 1960 (czarne punkty) po roku 1960 (otwarte punkty) Pretzsch et al. Nat. Commun. 2014


Wolfe i Erickson 1993


Efekt kaskadowy, interakcje Wzrost CO2

Zmiany klimatu

Fizjologia

Fenologia

Zasięg geograficzny

Adaptacja in situ

Zmiany interakcji międzygatunkowych Dalsze zmiany w zasięgach gatunków

Wymarcie

Zmiany w strukturze i składzie gatunkowym ekosystemów Za Hughes 2000


Adaptacja in-situ: Drosophila Rodriguez-Trelles & Rodriguez 1998

Frekwencja 2 genów powiązanych z tolerancją termiczną

Frequency

Temperature

Średnia roczna temperatura maksymalna

1976

1992

1976

1992

1976

1992

lata

Jaki to będzie miało wpływ na zasięg geograficzny gatunku? Jak to wpłynie na zespoły gatunków powiązanych interakcjami?


Efekt kaskadowy, interakcje Wzrost CO2

Fizjologia

Zmiany klimatu

Fenologia

Zasięg geograficzny

Adaptacja in situ

Zmiany interakcji międzygatunkowych Dalsze zmiany w zasięgach gatunków

Wymarcie

Zmiany w strukturze i składzie gatunkowym ekosystemów Za Hughes 2000


Zmiany klimatyczne a ekosystemy leśne: Przesunięcie polarnej granicy lasu na północ i górnej granicy lasu w górę (jednocześnie na północ przesunie się granica stepowa).


Shiyatov et al. 2007


Wybrane efekty zmian klimatycznych w ekosystemach leśnych: Wzrost temperatury gleby Przyspieszenie obiegu materii Tajanie wiecznej zmarzliny



Wybrane efekty zmian klimatycznych w ekosystemach leśnych: Wzrost częstotliwości występowania anomalii pogodowych (susze, powodzie, huragany).



Wybrane efekty zmian klimatycznych w ekosystemach leśnych: Zmiany w różnorodności biologicznej (wymiana gatunków lasotwórczych drzew, nowe gatunki „konsumentów” i patogenów).



Hymenoscyphus pseudalbidus


Zmiany środowiskowe w Puszczy Białowieskiej

Zmiany współczynnika hydrotermicznego Seljaninova K=Σopadów (cm)/ Σśrednich temperatur dziennych (oC) Optimum dla większości gatunków drzew k=1,5-2,0 Średnia dla Puszczy Białowieskiej k=1,2-1,5 (a coraz częściej k<1,2) Year April

12 9 11 Średnia temp. roczna oC

0

Mean (( 0oCC) kwietnia temp. temp Średnia Mean C) temp

10 13 Wesołowski i Cholewa, 2009

Malzahn, 2004

OD LAT 60. XX WIEKU: Wzrost średniej temperatury rocznej o ok. 0,9oC Wzrost średniej temperatury styczeo-lipiec o 2,7oC Wzrost średniej temperatury półrocza zimowego o 1,3oC Wzrost średniej temperatury półrocza letniego o 0,6oC

108 9 87 7 6 6

55 1975 1980 1980 1985 1985 1990 1990 1995 1995 2000 2000 2005 1975


Pierzgalski et al. 2001

Zmiany środowiskowe w Puszczy Białowieskiej

1 – siedliska bagienne 2 – siedliska wilgotne 3 – siedliska świeże


Zmiany środowiskowe w Puszczy Białowieskiej

Kolejny dzieo roku

Wesołowski i Cholewa, 2009

Topnienie śniegu (zmiana w zakresie 8-16 dni)

Rok


Susze Susze Wzrost liczby Pożarów

Nowe choroby i masowe pojawy nowych gatunków owadów

Zastępowanie najsuchszych lasów przez ekosystemy nieleśne Zmiany w terminie, zakresie i miejscu prowadzenia wyrębów

Inwazje gatunków odpornych na suszę Niska przeżyw siewek Ubogie odnawianie się gatunków wrażliwych na suszę

Obniżenie poziomu wód gruntowych

Preferowanie gatunków odpornych na suszę przy odnawianiu lasu

Wpływ zmian klimatycznych na ekosystemy leśne


Ekosystemy leśne będą stopniowo same dostosowywać się do zachodzących zmian klimatycznych – aczkolwiek zmiany te mogą nie pozwolić na zachowanie istniejących układów ekologicznych, składów gatunkowych organizmów, funkcji pełnionych przez las i poziomu świadczonych usług ekosystemowych.

To oznacza dalsze wylesienia i uwolnienie olbrzymich ilości węgla do atmosfery.


• Średnia ilośd węgla w zgromadzona martwym drewnie wielkowymiarowym Ze starego drzewostanu+ de novo

Czas od zaburzenia

za: Janisch, J. E., Harmon M. E., 2002, Successional changes in live and dead wood carbon stores: implications for net ecosystem productivity, Tree Physiology 22: 77-89


Nasilenie Produkcji Pierwotnej Netto (NPP) w zaleşności od wieku drzewostanu

S Luyssaert et al. Nature 455, 213-215 (2008) doi:10.1038/nature07276

Lasy chronione

Lasy gospodarcze

Lasy borealne

Lasy strefy umiarkowanej


Lasy borealne

Lasy strefy umiarkowanej

Akumulacja biomasy z wiekiem drzewostan贸w (skala osi x logarytmiczna) S Luyssaert et al. Nature 455, 213-215 (2008) doi:10.1038/nature07276


Średni czas zatrzymania materii organicznej i pierwiastków mineralnych w ściółce ekosystemów leśnych

Typ lasu

Czas zatrzymania (lata) Mat. org.

N

P

K

Ca

Mg

Tajga

353

230

324

94

149

455

Las iglasty (str. um.)

17

17.9

15.3

2.2

5.9

12.9

Las liściasty (str. um.) Macchia

4

5.5

5.8

1.3

3.0

3.4

3.8

4.2

3.6

1.4

5.0

2.8

0.4

2.0

1.6

0.7

1.5

1.1

Las deszczowy

CZAS ZATRZYMANIA =

MASA W ŚCIÓŁCE . MASA W ROCZNYM OPADZIE


Tempo akumulacji węgla w ekosystemach leśnych

Typ ekosystemu Tundra

Tempo akumulacji [g C x m-2 x rok] 0.2

Tajga

11.7 - 15.3

Las iglasty (str. um.)

6.8 - 10.0

Las liściasty (str. um.)

0.7 - 5.1

Las deszczowy

2.3 - 2.5


Najważniejsze biomy z punktu widzenia akumulacji węgla (w Gigatonach) Biom

Pow. Roślinnośd [mln km2]

Lasy tropikalne 17.6 Lasy str. umiark. 10.4 Lasy borealne 13.7 Sawanny 22.5 Stepy 12.5 Pustynie/półpust. 45.5 Tundra 9.5 Mokradła 3.5 Uprawy 16.0 Razem 151.2

212 59 88 66 9 8 6 15 3 466

Gleby

Razem

216 428 100 159 471 559 264 330 295 304 191 199 121 127 225 240 128 131 2011 2477

Średnio [GtC/mln km2] 24 15 41 15 24 4 13 69 8 16


Dziękuję za uwagę


Turn static files into dynamic content formats.

Create a flipbook
Issuu converts static files into: digital portfolios, online yearbooks, online catalogs, digital photo albums and more. Sign up and create your flipbook.