I nærheden af polarsirklen, i det nordlige Alaska, er skovene plads til tundra. Forskere ser på, hvordan det opvarmende klima kan påvirke økologien i denne nordlige grænse.
Af Kevin Krajick. Reed med tilladelse fra State of the Planet
I det nordlige Alaskas Brooks Range kommer jorden, som de fleste af os kender, til en ende. Fra Fairbanks, den nordligste by på det nordamerikanske vejnet, køres op ad den grusbelagte Dalton Highway. Uopført boreal skov strækker sig i alle retninger. Cirka 200 miles videre passerer du den arktiske cirkel, ud over hvilken solen aldrig går ned i sommeren og heller ikke rejser sig midt i vinteren. Til sidst tyndes træerne ud og ser rart ud. Det bølgende landskab stiger ind i store bjerge, og du trænger gennem de bare, barberknivede toppe på Brooks. Midtvejs gennem bjergene klæber spredte gran kun til dalbund; yderligere opskråning er tundra, der kun er dækket med lavtliggende planter. Omkring 320 miles fra Fairbanks passerer du de sidste små træer. Bortset fra ligger de karrige lande på den nordlige skråning, der slutter ved den industrielle arktiske kyst landsby Deadhorse og oliefelterne i Prudhoe Bay - den eneste grund til, at denne vej overhovedet er her.
I nærheden af den arktiske cirkel i det nordlige Alaska begynder skove at give plads til tundra. når kold luft, frosne jordarter og mangel på sollys presser træerne ud. Forskere undersøger, hvordan opvarmning af klima kan påvirke økologien i denne grænse. Foto via Kevin Krajick
Den nordlige trælinje, hvor klimaet er for hårdt til at træerne kan vokse, kredser alle jordens nordlige landmasser i mere end 8.300 miles. Det er den største økologiske overgangszone på planetens overflade - en uklar grænse, der faktisk løkker nord og syd og kan forekomme gradvis eller skarp, afhængig af lokaliteten.
I det fjerne nord varmer klimaet to til tre gange hurtigere end det globale gennemsnit. Som et resultat gennemgår både tundra og boreale skove enorme fysiske og biologiske skift. Men detaljerne og udsigterne er fortsat uklare. Vil opvarmning få skove til at gå frem, skubbe tundraen ud? I så fald, hvor hurtigt? Eller vil opvarmning reducere skove - og måske også tundravegetation - ved at forårsage flere ildebrande og insektudbrud? Hvad bliver der af de utallige fugle og dyr, der afhænger af et eller begge miljøer? Og vil de enorme mængder kulstof, der er opbevaret i Nordens frosne jord og dens træer, stige eller frigøres for at forårsage endnu mere opvarmning?
Trælinjen er den længste økologiske overgangszone på jordoverfladen og cirkler gennem de nordlige landmasser i Nordamerika og Eurasien i ca. 8.300 miles. Her er regionen ud over træerne rød. Nederst til højre er Alaska, hvor forskere nu arbejder i området lige uden for den arktiske cirkel. Kort med tilladelse fra U.S. Fish and Wildlife Service
For at hjælpe med at besvare disse spørgsmål er forskere fra Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory og andre institutioner involveret i et langsigtet projekt for at finde ud af, hvad der giver træer mulighed for at overleve eller ikke i dette grænselige miljø. De har oprettet overvågningsplaner, der er bekvemt placeret langs motorvejen, ved kanten af træerne. Her vil instrumenter kontinuerligt måle luft- og jordtemperatur, nedbør, vindhastighed, fugtighed og andre parametre for de næste flere år og sammenligne disse med træernes vækst og overlevelse. Feltarbejdet er en del af det større Arctic Boreal Vulnerability Experiment (ABoVE), et flerårigt NASA-sponsoreret projekt, der søger at kombinere store satellitobservationer i de nordlige regioner med disse finskala jordundersøgelser.
Natalie Boelman, en økolog ved Columbia University's Lamont-Doherty Earth Observatory, måler træernes højde på et studiegrund. Billede via Kevin Krajick.
Lamont-Doherty plantefysiolog Kevin Griffin sagde:
Der er mange forhold, der påvirker, om træer kan og ikke kan vokse.
Den vigtigste er varme; træer er generelt kun levedygtige, når den gennemsnitlige vækstsæsonstemperatur er over ca. 6,4 grader C (ca. 43,5 grader F). Men det er ikke hele svaret, sagde Griffin.
Vi ved også, det er ting som vand, vind, næringsstoffer, hvor meget lys der modtages, uanset om det er direkte eller diffust lys, snedækning om vinteren - det er en kompleks kombination. Hvordan det hele fungerer, det er netop det, vi gerne vil finde ud af.
Anført af Jan Eitel, en skovvidenskabsmand ved University of Idaho, ankom forskerne med en pickup i begyndelsen af juni for at oprette plottene. Næsten ingen bor mellem Fairbanks og Deadhorse, men de var i stand til at stille op på en hytte i den engangs guldgrubeopbygning, Wiseman, en for det meste øde hylde af hytter (den nuværende befolkning omkring 20), der stammer fra de tidlige 1900'ere, der ligger nær motorvej. Herfra pendlet forskerne dagligt til et halvt dusin steder valgt for deres skarpe økologiske kanter; ved hver enkelt kunne du gå fra træerne lige ind i tilstødende tundra, bare lidt op ad skråningen. Det mest nordlige plot er nær et engang beskedent vartegn, den såkaldte Last Spruce, et udsultet træ, der er mærket med et metalskilt, der siger “Fjerneste nordlige grantræ på Alaskan-rørledningen - må ikke klippes.” For et år siden , nogen skåret det ned.
Træer vokser meget langsomt her; denne, som Boelman undersøger, er omkring 15 år gammel. Billede via Kevin Krajick.
En del af projektet involverer kortlægning af webstederne med LiDAR, en undersøgelsesteknologi, der skyder en pulserende laser for at skabe et udsøgt detaljeret 3D-landskabskort. Nøjagtigt ned til et par centimeter, det kortlægger jordlayout, individuelle trægrene og plantedækning. I dette miljø, hvor træerne næsten ikke hænger på, kan de mindste variationer i topografi eller temperatur muligvis gøre en forskel på liv eller død for en frøplante; en seng med dyb mose kan svulde den i varme; en subtil svale, projicerende kampesten eller et andet træ kan beskytte den mod rystende vind.
Men de fleste nordlige jordbunder er fastfrosset lige under overfladen, og det opvarmende klima ændrer ikke den frygteligt lille mængde lys, der når planter store dele af året. Et nærliggende træ kaster måske også lige nok skygge, så en frøplante ikke kan få nok lys og varme, og et for tæt træholdigt træ kan muligvis reducere den samlede jordtemperatur, som de selv har brug for til rodfæstelse og optagelse af næringsstoffer. Undersøgelserne, der gentages hvert par dage med automatiske kameraer, er designet til at vise, hvordan landskabet ændrer sig over tid.
Ruskede løvfældende dværgpilge og asper vokser her, men de eneste rigtige træer her langt nord er granene. Når man slår rod, vokser det langsomt - meget langsomt. En dag University of Idaho-fjernfølningsspecialist Lee Vierling og Lamont-økolog Natalie Boelman ældre nogle mindre ved at tælle hvirvler - den lille stamme, der spirer fra toppen hver vækstsæson. En grantræstørrelse, der nåede lige over deres hoveder, viste sig at være 96 år gammel; det var tilsyneladende begyndt at vokse i 1920. Vierling sagde:
Woodrow Wilson var præsident dengang. Første verdenskrig var lige overstået. ”De højeste træer når 20 til 30 fod, en højde, som gran kan nå på et årti eller to længere mod syd; disse har sandsynligvis været i 200 til 300 år.
Lamont-Doherty plantefysiolog Kevin Griffin kontrollerer et instrument designet til at overvåge et grantræs fotosyntetiske aktivitet. Billede via Kevin Krajick.
Varmere vejr er næsten sikkert til at få disse træer til at vokse hurtigere, og sådan vejr er allerede her. Med 24-timers dagslys arbejdede teamet op til 14 timer om dagen, meget af tiden sved i intens sol.Omkring denne tid ramte termometeret op ved Deadhorse en tidrekord på 85 grader F - identisk med New Yorks Central Park samme dag.
Holdets værtinde i Wiseman, Heidi Schoppenhorst, har boet her hele sit liv. Hun sagde:
Træerne blomstrer virkelig her. Klimaet varmer, og der er mere regn i juni, når det virkelig betyder noget.
Der er allerede dokumentation fra satellitbilleder om, at tundraen udover bliver grønnere og buskbær. Mange forskere forventer, at trælinjen i sidste ende kommer frem, og nogle undersøgelser hævder at vise, at dette allerede sker. Nogle modeller forudsiger, at halvdelen af den nuværende tundra kunne konverteres inden 2100, skønt andre siger, at processen ville være meget langsommere. På den anden side hævder nogle undersøgelser, at træerne faktisk trækker sig tilbage i områder, da varmen tørrer skove, hvilket hjælper invasive insekter og brande til at ødelægge voksende områder.
I Alaska er brande forudsagt af en undersøgelse at blive firedoblet i de kommende årtier, og det er allerede hærget; på vej op passerede forskerne gennem flere store kanaler reduceret i de sidste par år til sorte stokke. I år kørte en brand omkring Fort McMurray, i det nordlige Alberta, 80.000 indbyggere ud og udjævnet en del af byen. For et par år siden var Boelman en del af et hold, der studerede en lynnedbrydende ild i 2007, der brændte 400 kvadratkilometer tundra på den nordlige skråning - den største tundrabrand, der nogensinde er registreret, i et område, hvor tusinder af år kan gå uden nogen brand overhovedet.
Teamleder Jan Eitel fra University of Idaho opsætter et solcelledrevet radarkamera, der kontinuerligt vil skanne et studiested for at fange, hvordan træer reagerer på skiftende forhold. Billede via Kevin Krajick.
Strøg nålene fra en nærliggende gran omkring op til hendes skulder, men sandsynligvis meget ældre end hun er, sagde Boelman:
Forskellene mellem tundra og træer er virkelig interessante, især da man antages at begynde at gribe ind på den anden.
Boelman er en del af et separat ABoVE-projekt, hvor forskere radiomærker nordlige dyr, herunder karibu, bjørne, elg, ulve og ørne for at se, hvor de rejser i forhold til skiftende ild- og vejrforhold. Boelman har arbejdet i det nordlige Alberta med at mærke amerikanske robins, som er kendt for at bebo brede områder og migrere store afstande. Hvis anekdotisk beviser betyder noget, kan tendensen være nordpå; i de sidste 20 år har nogle inuittsamfund, der aldrig før havde set robins før, været nødt til at opfinde et navn til dem: "Koyapigaktoruk."
På sin første tur mod nord tager Lamont-Doherty-kandidatstuderende Johanna Jensen data om en tilsluttet gran. Undersøgelsen vil ikke kun give langsigtede oplysninger om klimaændringer, men muligheder for unge forskere til at arbejde direkte på området. Billede via
Et par dage efter installation af komplekse matriser af sensorer, kameraer og dataloggere sammen med solcellepaneler og ledningsflåder for at forbinde dem, opdagede forskerne et uventet dyrelivsfænomen: Kaniner, der gik i skoven, elskede at tygge gennem ledningerne og deres udstyr blinkede ud. Holdet foretog hurtigt reparationer og improviserede forsvar, begravede ledningerne i svampet mos eller omringede dem med palisader af skarpe, døde pinde. Der blev lagt planer for at opnå kyllingetråd til en mere permanent løsning.
Kaniner trives ikke sådan i tundraen, men hvis træerne og buskene bevæger sig nordpå, vil kaninerne sandsynligvis flytte med dem. Således vil andre væsner, der favoriserer sådanne levesteder, såsom gaupe, elg, sorte bjørne og hvidkronede spurve. De, der foretrækker tundra, bliver så nødt til at tilpasse sig eller blive skubbet ud; disse inkluderer moskseokse og hekkefugle med åbent område såsom Lapland langsporer og fjeldræer. Nogle dyr, inklusive karrig karibu og ulve, bevæger sig sæsonmæssigt mellem de to.
Boelman er neutral over resultatet.
Folk antager, at når økosystemet ændrer sig, vil det være alt sammen dårligt. Men med klimaændringer er der næsten altid vindere og tabere. Nogle arter vil lide, men andre drager fordel.
Langs selve Dalton Highway sker forandringer hurtigt. I nærheden af undersøgelsesstederne grave arbejdere en uendelig grøft for at lægge en fiberoptisk linje til Deadhorse. Utilfredse turister, opmuntret af det milde vejr, gik forbi i stærkt lastede køretøjer og vinkede. En mand, der skubber en stor klapvogn af typen klap sydpå, siges at være på en mission for at gå fra Deadhorse til Austin, Texas. Kæmpe lastbiler kørte mod nord med kabel, rør, præfabrikker. Nogle transporterede benzin mod rørledningens strømning af olie i modsat retning. Den fossile brændstof cirkel var ved at blive afsluttet; raffineret energi var på vej tilbage for at hjælpe med at bevare produktionen af rå energi.