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 leĹ&#x203A;nych: 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 zaleĹźnoĹ&#x203A;ci 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