Vodní ekosystémy jsou kritickými složkami globálního životního prostředí. Kromě toho, že zásadním způsobem přispívají k biologické rozmanitosti a ekologické produktivitě, poskytují také řadu služeb pro lidskou populaci, včetně vody pro pití a zavlažování, rekreačních příležitostí a stanovišť pro hospodářsky významný rybolov. Vodní systémy jsou však stále více přímo i nepřímo ohrožovány lidskou činností. Kromě problémů, které představují změny ve využívání půdy, znečištění životního prostředí a odvádění vody, se očekává, že vodní systémy začnou brzy pociťovat další zátěž způsobenou globální změnou klimatu.
„Vodní ekosystémy a globální změna klimatu“ je sedmou ze série zpráv, které se zabývají možnými dopady změny klimatu na životní prostředí v USA. Podrobně popisuje pravděpodobné dopady změny klimatu v příštím století na vodní ekosystémy USA. Autoři zprávy, Dr. N. LeRoy Poff, Mark Brinson a John Day, Jr. konstatují:
-
Zvýšení teploty vody v důsledku změny klimatu změní základní ekologické procesy a geografické rozšíření vodních druhů. Tyto dopady mohou být zmírněny, pokud se druhy pokusí přizpůsobit migrací do vhodných stanovišť. Změny potenciálních migračních koridorů způsobené člověkem však mohou omezit schopnost druhů přemisťovat se, což zvýší pravděpodobnost vymírání druhů a ztráty biologické rozmanitosti.
-
Změny v sezónních vzorcích srážek a odtoku změní hydrologické charakteristiky vodních systémů, což ovlivní složení druhů a produktivitu ekosystémů. Populace vodních organismů jsou citlivé na změny četnosti, trvání a načasování extrémních srážek, jako jsou povodně nebo sucha. Změny v sezónním načasování tání sněhu změní průtoky v tocích, což může narušit reprodukci mnoha vodních druhů.
-
Změna klimatu pravděpodobně dále zatíží citlivé sladkovodní a pobřežní mokřady, které jsou již nyní nepříznivě ovlivněny řadou dalších lidských vlivů, jako jsou změněné průtokové režimy a zhoršení kvality vody. Mokřady jsou kritickým prostředím pro mnoho druhů, které jsou špatně přizpůsobeny jiným podmínkám prostředí, a slouží jako důležitá součást pobřežního a mořského rybolovu.
-
Vodní ekosystémy mají omezenou schopnost přizpůsobit se změně klimatu. Snížení pravděpodobnosti významných dopadů na tyto systémy bude kriticky záviset na lidských aktivitách, které omezí další zdroje stresu ekosystémů a zvýší adaptační kapacitu. Patří mezi ně zachování lužních lesů, snížení zatížení živinami, obnova poškozených ekosystémů, minimalizace odběrů podzemní vody a strategické umístění případných nových nádrží tak, aby se minimalizovaly nepříznivé účinky.
Autoři a středisko s vděčností oceňují přínos doktorů Virginie Burkettové, Judy Meyerové, Elizabeth Strangeové a Alana Coviche k této zprávě. The Center would also like to thank Joel Smith of Stratus Consulting for his assistance in the management of this Environmental Impacts Series.
Executive Summary
Změna klimatu v rozsahu předpokládaném pro Spojené státy v příštích 100 letech způsobí významné změny teplotních režimů a srážkových poměrů v celých Spojených státech. Takové změny klimatu představují vážná rizika pro vnitrozemské sladkovodní ekosystémy (jezera, potoky, řeky, mokřady) a pobřežní mokřady a mohou nepříznivě ovlivnit řadu kritických služeb, které poskytují lidským populacím.
Geografický rozsah mnoha vodních a mokřadních druhů je určován teplotou. Předpokládá se, že průměrná globální povrchová teplota se do roku 2100 zvýší o 1,5 až 5,8oC (Houghton et al., 2001), ale ve Spojených státech může být nárůst vyšší (Wigley, 1999). Očekává se, že předpokládané zvýšení průměrné teploty ve Spojených státech výrazně naruší současné vzorce rozšíření rostlin a živočichů ve sladkovodních ekosystémech a pobřežních mokřadech. Předpokládá se například, že studenovodní ryby, jako jsou pstruzi a lososi, zmizí z velkých částí svého současného zeměpisného areálu v kontinentálních Spojených státech, pokud oteplení způsobí, že teplota vody překročí limity jejich tepelné tolerance. Ve Spojených státech mohou vyhynout druhy, které jsou izolovány v biotopech blízko hranice teplotní tolerance (jako ryby v tocích Velkých plání) nebo které obývají vzácné a zranitelné biotopy (jako alpské mokřady). Naproti tomu mnoho druhů ryb, které dávají přednost teplejší vodě, jako jsou okouni velcí a kapři, bude potenciálně rozšiřovat svůj areál ve Spojených státech a Kanadě, protože povrchové vody se oteplí.
Produktivita vnitrozemských sladkovodních a pobřežních mokřadních ekosystémů se v důsledku zvýšení teploty vody také výrazně změní. Teplejší vody jsou přirozeně produktivnější, ale konkrétní druhy, kterým se daří, mohou být nežádoucí nebo dokonce škodlivé. Například lze očekávat, že kvetení „obtížných“ řas, ke kterému dochází v mnoha jezerech v teplých obdobích bohatých na živiny, bude v budoucnu častější. Velcí rybí dravci, kteří vyžadují chladnou vodu, se mohou z menších jezer s oteplením povrchové vody vytratit, což může nepřímo způsobit větší rozkvět obtížných řas, které mohou snížit kvalitu vody a představovat potenciální zdravotní problémy.
Očekává se, že oteplení na Aljašce povede k roztátí věčně zmrzlých oblastí, což umožní pokles hladiny mělkých letních podzemních vod; následné vysychání mokřadů zvýší riziko katastrofických rašelinných požárů a uvolnění obrovského množství oxidu uhličitého (CO2) a možná i metanu do atmosféry.
Kromě samostatných účinků budou změny teploty působit synergicky se změnami v sezónním načasování odtoku do sladkovodních a pobřežních systémů. Zjednodušeně řečeno, kvalita vody se pravděpodobně výrazně zhorší v důsledku očekávaného snížení odtoku v letním období a zvýšených teplot. Tyto účinky se přenesou na vodní druhy, protože životní cykly mnoha z nich jsou úzce vázány na dostupnost a sezónní načasování vody ze srážek a odtoku. Úbytek zimní sněhové pokrývky navíc výrazně sníží hlavní zdroj doplňování podzemních vod a letního odtoku, což může vést k výraznému snížení hladiny vody v potocích, řekách, jezerech a mokřadech během vegetačního období.
Následující text shrnuje současné poznatky o možných dopadech změny klimatu na vodní ekosystémy USA:
1. Vliv změny klimatu na vodní ekosystémy USA Vodní a mokřadní ekosystémy jsou vůči změně klimatu velmi zranitelné. Rychlost metabolismu organismů a celková produktivita ekosystémů jsou přímo regulovány teplotou. Očekává se, že předpokládané zvýšení teploty naruší současné vzorce rozšíření rostlin a živočichů ve vodních ekosystémech. Změny srážek a odtoku mění množství a kvalitu stanovišť pro vodní organismy, a tím nepřímo ovlivňují produktivitu a rozmanitost ekosystémů.
2. Zvýšení teploty vody způsobí změnu tepelné vhodnosti vodních stanovišť pro rezidentní druhy. Úspěšnost pohybu druhů v krajině bude záviset na disperzních koridorech, které se regionálně liší, ale obecně jsou omezeny lidskou činností. Nejvíce budou pravděpodobně postiženy ryby v nížinných potocích a řekách, které nemají spojení na sever, a druhy vyžadující chladnou vodu (např. pstruzi a lososi). Některé druhy rozšíří svůj areál ve Spojených státech.
3. Sezónní změny v odtoku z toků budou mít významný negativní vliv na mnoho vodních ekosystémů. Nejvíce budou pravděpodobně postiženy potoky, řeky, mokřady a jezera v západních horách a na severních pláních, protože tyto systémy jsou silně ovlivněny jarním táním sněhu a oteplení způsobí, že odtok v zimních měsících nastane dříve.
4. Úbytek mokřadů v boreálních oblastech Aljašky a Kanady bude mít pravděpodobně za následek dodatečné uvolňování CO2 do atmosféry. Modely a empirické studie naznačují, že globální oteplování způsobí tání permafrostu v severských mokřadech. Následné vysychání těchto boreálních rašelinišť způsobí, že organický uhlík uložený v rašelině se bude uvolňovat do atmosféry ve formě CO2 a možná i metanu.
5. Vlivem mrznoucího mraku se do atmosféry uvolní i organický uhlík uložený v rašelině. Pobřežní mokřady jsou obzvláště citlivé na zvyšování hladiny moře spojené s rostoucími globálními teplotami. Zaplavení pobřežních mokřadů stoupající hladinou moře ohrožuje mokřadní rostliny. Pro přetrvání mnoha těchto systémů je nutný trvalý přísun suspendovaných sedimentů z přitékajících potoků a řek, který umožní akumulaci půdy.
6. Většinu konkrétních ekologických reakcí na změnu klimatu nelze předpovědět, protože nové kombinace původních a nepůvodních druhů budou působit v nových situacích.Tyto nové interakce mohou ohrozit spolehlivost, s jakou vodní a mokřadní ekosystémy poskytují ekosystémové statky a služby.
7. Zvýšené teploty vody a sezónně snížené průtoky v tocích změní mnoho ekosystémových procesů, což může mít přímé společenské náklady. Například teplejší vody v kombinaci s vysokým odtokem živin pravděpodobně zvýší četnost a rozsah obtížného kvetení řas, čímž se sníží kvalita vody a vzniknou potenciální zdravotní problémy.
8. Způsob, jakým se lidé přizpůsobí měnícímu se klimatu, výrazně ovlivní budoucí stav vnitrozemských sladkovodních a pobřežních mokřadních ekosystémů. Minimalizace nepříznivých dopadů lidské činnosti prostřednictvím politik, které podporují vědecky podloženější řízení vodních zdrojů, je nejúspěšnější cestou k zachování zdraví a udržitelnosti těchto ekosystémů. Mezi priority řízení by mělo patřit zajištění odpovídající kvality a množství vody ve vodních zdrojích ve vhodnou dobu, snížení zátěže živinami a omezení šíření exotických druhů.
Všechny tyto závěry naznačují, že změna klimatu představuje významnou hrozbu pro druhové složení a funkci vodních ekosystémů ve Spojených státech. Existují však zásadní nejistoty ohledně způsobu, jakým budou konkrétní druhy a celé ekosystémy na změnu klimatu reagovat. Ty vyplývají jak z nejistoty ohledně toho, jak se změní regionální klima, tak z toho, jak budou reagovat složité ekologické systémy. Vzhledem k tomu, že změna klimatu mění produktivitu a druhové složení ekosystémů, lze totiž očekávat mnoho nepředvídaných ekologických změn, které mohou ohrozit statky a služby, jež tyto systémy poskytují lidem.
.