Selbst Pflanzen in der Sonora-Wüste sind nicht immun gegen den Klimawandel

In der heißesten und trockensten Wüste Nordamerikas verursacht der Klimawandel den Rückgang von Pflanzen, die einst als nahezu unsterblich galten, und ersetzt sie durch kürzere Sträucher, die von sporadischen Regenfällen und wärmeren Temperaturen profitieren können.

Viele Studien haben dokumentiert, wie eine heißere, trockenere Welt zu einer Umverteilung von Pflanzen in gemäßigten Bergregionen führt. Eine neue Studie von UC Riverside dokumentiert die unerwartete Art und Weise, wie Pflanzen in Teilen der Sonora-Wüste dasselbe tun.

„Die Pflanzen bewegen sich, aber auf seltsame Weise“, sagte Tesa Madsen-Hepp, Erstautorin der Studie und Doktorandin der UCR Evolution und Ökologie. „Wir dachten, die meisten von ihnen würden in höhere Lagen mit kühleren Temperaturen ziehen. Aber während einige Bäume in niedrigeren Lagen zurückgehen und sich nach oben verschieben, sehen wir auch einige andere Arten, die sich nach unten in heißere Teile der Wüste bewegen.“

Darüber hinaus gehen die Forscher davon aus, dass sich die beobachteten Trends trotz der extremen Niederschlagsereignisse der vergangenen Monate fortsetzen werden. „Es sind wirklich die wärmenden Temperaturen, die den größten Stress für diese Arten verursachen, und ein Jahr Regen wird die langfristige Dürre nicht mildern“, sagte Madsen-Hepp.

Veröffentlicht in der Zeitschrift Funktionelle Ökologiedie Forschung nicht nur Unterlagen wie sich einige Pflanzenarten in der Höhe nach unten verschieben, sondern untersucht die physikalischen Eigenschaften dieser Pflanzen, um zu erklären, warum die Verschiebung stattfindet.

Um ihre Beobachtungen zu machen, besuchte das Forschungsteam 2019 das Boyd Deep Canyon Desert Research Center, südlich von Palm Desert. Das Forschungsgebiet erstreckt sich über eine 8.000 Fuß lange Strecke von der Wüste bis zur Bergspitze, über die sie von oben nach unten reisten, um Pflanzen zu beproben . Dasselbe Gebiet war zuvor sowohl 1977 als auch 2008 von Ökologen untersucht worden, was eine Grundlage für den Vergleich mit neueren Erkenntnissen lieferte.

„Arten, die wir normalerweise für ziemlich stresstolerant halten, wie kalifornischer Wacholder und Pinyon-Kiefer, gehen zurück oder verlagern sich nach oben. Und obwohl sie sich nach oben verlagern, scheinen sie an ihren neuen Standorten nicht zu gedeihen“, sagte Madsen- sagte Hepp. „Pflanzenarten mit flacheren Wurzelsystemen, wie Schlangenbusch, Erdbusch und Ocotillo, ziehen in ihre früheren niedrigen Lagen ein.“

Neben Wurzelsystemen, die weniger auf das immer knapper werdende Tiefenwasser im Boden angewiesen sind, können diese kürzeren Pflanzen auch schneller wachsen und weniger Ressourcen in ihre Blätter investieren.

„Dies sind unkrautigere Arten. Sie haben „billigere“ Blätter in Bezug auf die Kohlenstoffkosten für ihre Herstellung, und sie sind laubabwerfend bei Dürre“, sagte Marko Spasojevic, leitender Autor und Assistenzprofessor in der Abteilung für Evolution, Ökologie und Organismusbiologie der UCR.

„Mit anderen Worten, sie können die Blätter fallen lassen, wenn die Bedingungen zu stressig werden, und warten, bis die Dürre vorbei ist.“

Pflanzen, die ihre Blätter das ganze Jahr über behalten, neigen dazu, in dickere Blätter mit höherem Kohlenstoffgehalt zu investieren. Sie sind gegenüber Pflanzen, die leichter abfallen können, im Nachteil. Wenn Pflanzen Blätter fallen lassen, kann die Atmosphäre ihnen kein Wasser mehr entziehen, was die Anforderungen an die Wurzeln verringert, um das verlorene Wasser bereitzustellen.

„Die Live-Slow-Die-Old-Strategie, die früher für Pflanzen in dieser Umgebung funktioniert hat, funktioniert einfach nicht mehr so ​​​​gut. Der erhöhte Klimastress in einer bereits extremen Umgebung bringt sie an ihre physiologischen Grenzen“, sagte Madsen-Hepp . „Sobald diese Pflanzen an ihre Grenzen stoßen, gibt es keine Reparatur mehr. Wir können einfach nicht viel tun, um sie zurückzubringen“, sagte sie.

Das Team fand auch heraus, dass sich die niedrigeren Wüstengebiete im Gegensatz zu gemäßigteren Ökosystemen schneller erwärmen als die höheren Gebiete. Die Sträucher und Büsche, die die Oberhand gewinnen, kommen nicht unbedingt von den höchsten Punkten in der Wüste. Sie sind auch niedriger gelegene Pflanzen, die ihr Verbreitungsgebiet im Allgemeinen erweitert haben.

Mit etwa 29 Metern pro Dekade liegen die Verschiebungen des Bereichs nach oben auf einer Stufe mit dem oberen Ende der globalen Raten für Pflanzenbewegungen als Reaktion auf die Klimaerwärmung. Im Durchschnitt haben Pflanzen in gemäßigten Regionen Reichweitenverschiebungsraten zwischen 5 und 30 Metern pro Jahrzehnt gezeigt.

„Wir denken oft an die Tundra als den Leitstern für den Klimawandel. Arktische und alpine Ökosysteme sind sehr empfindlich. Wir sehen hier, dass dieses Ökosystem genauso empfindlich ist, wenn nicht noch mehr“, sagte Spasojevic. „Und wir kennen bereits die Antwort, um den Stress zu verringern. Es ist sehr einfach. Reduzieren Sie die Emissionen fossiler Brennstoffe.“