Es wurde festgestellt, dass Waldbrände auch Auswirkungen auf aquatische Ökosysteme haben

Die Klimaerwärmung hat in den letzten Jahren zu verheerenden Fällen auf der ganzen Welt geführt, die zu einem Anstieg der Zahl und Schwere zerstörerischer Waldbrände geführt haben. Prognosen zum Klimawandel deuten darauf hin, dass sich die Umwelt- und Wirtschaftsschäden durch Waldbrände in den kommenden Jahren ausbreiten und eskalieren werden.

Während Studien die Auswirkungen auf das Land analysiert haben, deuten neue Forschungsergebnisse der University of California San Diego und anderer Institutionen darauf hin, dass auch aquatische Ökosysteme infolge von Waldbränden raschen Veränderungen unterliegen.

Unter der Leitung des Labors von Professor Jonathan Shurin von der School of Biological Sciences verglichen die Forscher, wie sich Wassersysteme durch den Eintrag von verbranntem Pflanzenmaterial verändern, einschließlich der Auswirkungen auf Nahrungsnetze. Ihre Ergebnisse werden in zwei in der Zeitschrift veröffentlichten Forschungsstudien vorgestellt Biologie des globalen Wandels.

Wissenschaftler zeigen unter anderem, dass Feuer Pflanzenreste chemisch umwandelt und die Rolle aquatischer Ökosysteme als Schlüsselakteure im Kohlenstoffkreislauf verändert. Die Verschiebungen deuten auf eine grundlegende Veränderung in der Art und Weise hin, wie diese Wassersysteme Kohlenstoff speichern, verarbeiten und emittieren.

Die Ergebnisse sind auch deshalb wichtig, weil aquatische Ökosysteme als Senken dienen, die Wasserströme auffangen und Kohlenstoff in ihren Sedimenten speichern.

„Die Auswirkungen von Waldbränden sind nicht auf terrestrische Systeme beschränkt“, sagte der Postdoktorand Chris Wall, Mitglied von Shurins Gruppe und Erstautor einer der Studien. „Wenn wir an die Zunahme von Waldbränden denken, insbesondere im Westen, ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass verbranntes Material direkt in Wasserstraßen fließt, die für Menschen und Wildtiere lebenswichtig sind. Wir erkennen jetzt, dass Waldbrände die Gesundheit von Ökosystemen stark beeinflussen können, was Auswirkungen auf die Wasserressourcen hat.“ , wie Grundwasserleiter und Freizeitfischerei.“

Die Ergebnisse stammen aus einer Reihe von Experimenten, die an der UC San Diego durchgeführt wurden, und haben Auswirkungen auf aquatische Ökosysteme in Gebieten wie den Bergen der Sierra Nevada – wo Shurins Gruppe forscht – und anderen Regionen.

„Wir haben die Auswirkungen dieser riesigen Brände auf Wassereinzugsgebiete gesehen, deshalb arbeiten wir in diesen natürlichen Systemen, um zu verstehen, wie verschiedene Komponenten des Klimawandels die Ökosysteme verändern“, sagte Shurin, Fakultätsmitglied in der Abteilung für Ökologie , Verhalten und Evolution.

Viele normal funktionierende See- und Teichökosysteme neigen dazu, mehr Kohlendioxid auszustoßen, als sie absorbieren, da sie Kohlenstoff aus benachbarten Quellen in ihr System aufnehmen. Die neue Studie zeigte, dass sich dieser Zusammenhang mit dem zunehmenden Eintrag verbrannter Waldbrandmaterialien ändern könnte. Die Studie ergab, dass Teiche, in denen verbranntes Material aufgenommen wurde, im Vergleich zu unverbranntem Material insgesamt weniger Kohlendioxidemissionen aufwiesen, was auf eine Verlagerung hin zu einer stärkeren Kohlenstoffspeicherung hindeutet.

„Verbranntes Pflanzenmaterial treibt die biologische Kohlenstoffpumpe von Seen an und ermöglicht es ihnen, mehr CO2 aus der Atmosphäre aufzunehmen“, sagte Shurin. „Diese Kapazität zur erhöhten Kohlenstoffspeicherung ging jedoch verloren, als die Menge an verbranntem Material zunahm, wobei Behandlungen, bei denen die größten Mengen an verbranntem Pflanzenmaterial erhalten wurden, den höchsten CO2-Export in die Atmosphäre aufwiesen.“

„Häufigere und intensivere Waldbrände können die Fähigkeit aquatischer Systeme verändern, Kohlenstoff zu speichern, umzuwandeln und mit der Atmosphäre auszutauschen“, schließen die Forscher in der Studie. Sie weisen darauf hin, dass Prognosen zum Klimawandel in Zukunft integrative Modelle umfassen sollten, die die Rückkopplung zwischen aquatischen und terrestrischen Ökosystemen berücksichtigen, um Veränderungen im globalen Kohlenstoffkreislauf vollständig zu verstehen.

Die Studie wurde an experimentellen Teichsystemen über einen Testzeitraum von 90 Tagen durchgeführt. Die Forscher testeten verschiedene Mengen an verbranntem und unverbranntem Pflanzenmaterial nach 10, 31, 59 und 89 Tagen.

Im Rahmen ihrer Studien befruchteten die Forscher Salbeipflanzen mit Stickstoff, um die Bewegung der Chemikalie von den Pflanzenblättern in das Nahrungsnetz und in Wirte wie Plankton zu verfolgen. Diese Kennzeichnung ermöglichte es ihnen, den Weg abgestorbener Pflanzen durch Plankton und andere Wasserlebewesen zu verfolgen und festzustellen, wie sich dieser Stickstofftransfer als Reaktion auf die Verbrennung unterschied.

„Durch die Verwendung des Stickstoff-Tracers in Pflanzenmaterialien stellten wir fest, dass weniger verbrannter pflanzlicher Stickstoff vom Zooplankton aufgenommen wurde, was darauf hindeutet, dass die Verbrennung die Übertragung von Stickstoff auf höhere Organismen verringerte“, sagte Wall. „Dies stimmt mit anderen Erkenntnissen überein, die zeigten, dass verbrannte Behandlungen im Vergleich zu unverbrannten Behandlungen niedrigere Kohlendioxidkonzentrationen, eine höhere Sauerstoffanreicherung und höhere Photosyntheseraten aufwiesen.“

„Verbrennen verändert die Chemie der Blätter und das wirkt sich auf ihren Kreislauf durch Süßwasserökosysteme aus“, sagte Shurin.

Als der Einfluss verbrannter Materie zunahm, veränderte sich die Zusammensetzung der Versuchsteiche. In unverbrannten Testteichen fanden sich für aquatische Systeme typische Arten wie Zooplankton. Teiche mit großen Mengen an verbranntem Material hingegen verwandelten sich in Zufluchtsorte für Insekten wie Mücken.

„Diese Auswirkungen wurden durch die Brandbehandlung verschoben“, stellten die Forscher in ihrem Bericht fest. „Das Verbrennen erhöhte die elementare und organische Zusammensetzung des Detritus, was kaskadierende Auswirkungen auf die Funktion des Ökosystems hatte.“