Ekosystemy wodne są krytycznymi składnikami globalnego środowiska. Oprócz tego, że przyczyniają się do zwiększenia bioróżnorodności i produktywności ekologicznej, zapewniają również różnorodne usługi dla populacji ludzkich, w tym wodę do picia i nawadniania, możliwości rekreacyjne i siedliska dla ważnych gospodarczo łowisk. Jednakże systemy wodne są coraz bardziej zagrożone, bezpośrednio i pośrednio, przez działalność człowieka. Oprócz wyzwań stawianych przez zmiany w użytkowaniu gruntów, zanieczyszczenie środowiska i przekierowanie wody, oczekuje się, że systemy wodne wkrótce zaczną doświadczać dodatkowego stresu związanego z globalną zmianą klimatu.
„Aquatic Ecosystems and Global Climate Change” to siódmy z serii raportów badających potencjalny wpływ zmian klimatu na środowisko w USA. Szczegółowo opisano w nim prawdopodobny wpływ zmian klimatycznych w ciągu najbliższego stulecia na ekosystemy wodne w USA. Autorzy raportu, dr N. LeRoy Poff, Mark Brinson i John Day, Jr. stwierdzają, że:
-
Wzrost temperatury wody w wyniku zmian klimatu zmieni podstawowe procesy ekologiczne i rozmieszczenie geograficzne gatunków wodnych. Takie skutki mogą być złagodzone, jeśli gatunki będą próbowały dostosować się do zmian poprzez migrację do odpowiednich siedlisk. Jednakże zmiana przez człowieka potencjalnych korytarzy migracyjnych może ograniczyć zdolność gatunków do przemieszczania się, zwiększając prawdopodobieństwo wyginięcia gatunków i utraty różnorodności biologicznej.
-
Zmiany w sezonowych wzorcach opadów i odpływu zmienią charakterystykę hydrologiczną systemów wodnych, wpływając na skład gatunkowy i produktywność ekosystemów. Populacje organizmów wodnych są wrażliwe na zmiany w częstotliwości, czasie trwania i terminie ekstremalnych opadów, takich jak powodzie lub susze. Zmiany w sezonowym czasie topnienia śniegu zmienią przepływy w strumieniach, potencjalnie zakłócając reprodukcję wielu gatunków wodnych.
-
Zmiany klimatu prawdopodobnie jeszcze bardziej obciążą wrażliwe słodkowodne i przybrzeżne tereny podmokłe, na które już teraz negatywnie wpływa szereg innych oddziaływań człowieka, takich jak zmienione reżimy przepływu i pogorszenie jakości wody. Mokradła są krytycznym siedliskiem dla wielu gatunków, które są słabo przystosowane do innych warunków środowiskowych i służą jako ważne elementy rybołówstwa przybrzeżnego i morskiego.
-
Ekosystemy wodne mają ograniczoną zdolność adaptacji do zmian klimatu. Zmniejszenie prawdopodobieństwa znaczących wpływów na te systemy będzie w decydującym stopniu zależało od działań człowieka, które ograniczają inne źródła stresu ekosystemu i zwiększają zdolności adaptacyjne. Obejmują one utrzymanie lasów łęgowych, zmniejszenie obciążenia składnikami odżywczymi, odbudowę zniszczonych ekosystemów, minimalizację poboru wód gruntowych oraz strategiczne rozmieszczenie nowych zbiorników w celu zminimalizowania negatywnych skutków.
Autorzy i Centrum z wdzięcznością przyjmują wkład dr Virginii Burkett, Judy Meyer, Elizabeth Strange i Alana Covicha w ten raport. Centrum chciałoby również podziękować Joelowi Smithowi ze Stratus Consulting za pomoc w zarządzaniu tą serią raportów o oddziaływaniu na środowisko.
Podsumowanie
Zmiany klimatu o skali przewidywanej dla Stanów Zjednoczonych w ciągu najbliższych 100 lat spowodują znaczące zmiany w reżimach temperaturowych i wzorcach opadów w całych Stanach Zjednoczonych. Takie zmiany klimatu stanowią poważne zagrożenie dla śródlądowych ekosystemów słodkowodnych (jeziora, strumienie, rzeki, tereny podmokłe) i nadbrzeżnych terenów podmokłych, i mogą negatywnie wpłynąć na liczne usługi krytyczne, jakie świadczą one na rzecz populacji ludzkich.
Zasięgi geograficzne wielu gatunków wodnych i podmokłych są zdeterminowane przez temperaturę. Przewiduje się, że średnie globalne temperatury powierzchni ziemi wzrosną o 1,5 do 5,8oC do 2100 roku (Houghton et al., 2001), ale w Stanach Zjednoczonych wzrost ten może być większy (Wigley, 1999). Przewidywany wzrost średniej temperatury w Stanach Zjednoczonych ma w znacznym stopniu zakłócić obecne wzorce rozmieszczenia roślin i zwierząt w ekosystemach słodkowodnych i na przybrzeżnych terenach podmokłych. Na przykład, przewiduje się, że ryby zimnowodne, takie jak pstrąg i łosoś, znikną z dużej części swojego obecnego zasięgu geograficznego w kontynentalnych Stanach Zjednoczonych, gdy ocieplenie spowoduje, że temperatura wody przekroczy ich granice tolerancji termicznej. Gatunki, które są odizolowane w siedliskach bliskich granicom tolerancji termicznej (jak ryby w strumieniach Wielkich Równin) lub które zajmują rzadkie i wrażliwe siedliska (jak alpejskie tereny podmokłe) mogą wyginąć w Stanach Zjednoczonych. Z kolei wiele gatunków ryb, które preferują cieplejsze wody, takich jak labraks i karp, potencjalnie rozszerzy swoje zasięgi w Stanach Zjednoczonych i Kanadzie w miarę ocieplania się wód powierzchniowych.
Produktywność śródlądowych ekosystemów słodkowodnych i przybrzeżnych ekosystemów mokradłowych również ulegnie znacznym zmianom na skutek wzrostu temperatury wody. Cieplejsze wody są naturalnie bardziej produktywne, ale poszczególne gatunki, które rozkwitają, mogą być niepożądane lub nawet szkodliwe. Na przykład, można się spodziewać, że zakwity „uciążliwych” alg, które pojawiają się w wielu jeziorach podczas ciepłych, bogatych w składniki odżywcze okresów, będą w przyszłości coraz częstsze. Duże drapieżniki ryb, które wymagają chłodnej wody mogą zostać wyeliminowane z mniejszych jezior w miarę ocieplania się temperatury wody powierzchniowej, a to może pośrednio powodować więcej zakwitów uciążliwych glonów, które mogą obniżać jakość wody i stwarzać potencjalne problemy zdrowotne.
Oczekuje się, że ocieplenie na Alasce spowoduje topnienie obszarów wiecznej zmarzliny, umożliwiając obniżenie poziomu płytkich letnich wód gruntowych; późniejsze wysychanie terenów podmokłych zwiększy ryzyko katastrofalnych pożarów torfu i uwolnienia do atmosfery ogromnych ilości dwutlenku węgla (CO2) i prawdopodobnie metanu.
Oprócz niezależnych skutków, zmiany temperatury będą działać synergicznie ze zmianami w sezonowym czasie spływu wód do systemów słodkowodnych i przybrzeżnych. Ogólnie rzecz biorąc, jakość wody prawdopodobnie znacznie się pogorszy z powodu oczekiwanego zmniejszenia odpływu w okresie letnim i podwyższonych temperatur. Skutki te przeniosą się na gatunki wodne, ponieważ cykle życiowe wielu z nich są ściśle związane z dostępnością i sezonowością wody pochodzącej z opadów i odpływu. Ponadto utrata zimowej pokrywy śnieżnej znacznie zmniejszy główne źródło zasilania wód gruntowych i letniego odpływu, co spowoduje potencjalnie znaczne obniżenie poziomu wody w strumieniach, rzekach, jeziorach i na terenach podmokłych w sezonie wegetacyjnym.
Poniżej podsumowano obecny stan wiedzy na temat potencjalnego wpływu zmian klimatu na ekosystemy wodne w USA:
1. Ekosystemy wodne i mokradłowe są bardzo wrażliwe na zmiany klimatu. Tempo metabolizmu organizmów i ogólna produktywność ekosystemów są bezpośrednio regulowane przez temperaturę. Oczekuje się, że przewidywany wzrost temperatury zakłóci obecne wzorce rozmieszczenia roślin i zwierząt w ekosystemach wodnych. Zmiany w opadach i odpływie modyfikują ilość i jakość siedlisk dla organizmów wodnych, a tym samym pośrednio wpływają na produktywność i różnorodność ekosystemów.
2. Wzrost temperatury wody spowoduje zmianę w termicznej przydatności siedlisk wodnych dla gatunków rezydentów. Sukces, z jakim gatunki mogą przemieszczać się w całym krajobrazie, będzie zależał od korytarzy dyspersyjnych, które różnią się regionalnie, ale są na ogół ograniczone przez działalność człowieka. Ryby w nizinnych strumieniach i rzekach, które nie mają połączeń w kierunku północnym, oraz gatunki wymagające chłodnej wody (np. pstrąg i łosoś), prawdopodobnie zostaną najbardziej dotknięte. Niektóre gatunki rozszerzą swoje zasięgi w Stanach Zjednoczonych.
3. Sezonowe zmiany w spływie strumieni będą miały znaczący negatywny wpływ na wiele ekosystemów wodnych. Strumienie, rzeki, tereny podmokłe i jeziora w zachodnich górach i na północnych równinach najprawdopodobniej ucierpią, ponieważ systemy te są pod silnym wpływem wiosennych roztopów śniegu, a ocieplenie spowoduje wcześniejsze spływy w miesiącach zimowych.
4. Utrata mokradeł w borealnych regionach Alaski i Kanady prawdopodobnie spowoduje dodatkowe uwolnienie CO2 do atmosfery. Modele i badania empiryczne sugerują, że globalne ocieplenie spowoduje topnienie wiecznej zmarzliny na północnych terenach podmokłych. Późniejsze osuszenie tych borealnych torfowisk spowoduje uwolnienie węgla organicznego zmagazynowanego w torfie do atmosfery w postaci CO2 i prawdopodobnie metanu.
5. Przybrzeżne tereny podmokłe są szczególnie narażone na podnoszenie się poziomu morza związane ze wzrostem temperatury na świecie. Zalewanie przybrzeżnych terenów podmokłych przez podnoszący się poziom morza zagraża roślinom mokradłowym. Aby wiele z tych systemów mogło przetrwać, wymagany jest stały dopływ zawieszonych osadów z napływających strumieni i rzek, co umożliwia akrecję gleby.
6. Nie można przewidzieć większości konkretnych reakcji ekologicznych na zmiany klimatu, ponieważ nowe kombinacje gatunków rodzimych i nierodzimych będą wchodzić w interakcje w nowych sytuacjach.Takie nowe interakcje mogą zagrozić niezawodności, z jaką dobra i usługi ekosystemowe są dostarczane przez ekosystemy wodne i mokradłowe.
7. Podwyższone temperatury wody i sezonowo zmniejszone przepływy strumieniowe zmienią wiele procesów ekosystemowych z potencjalnymi bezpośrednimi kosztami społecznymi. Na przykład, cieplejsze wody, w połączeniu z dużym odpływem substancji odżywczych, prawdopodobnie zwiększą częstotliwość i zasięg uciążliwych zakwitów glonów, obniżając w ten sposób jakość wody i stwarzając potencjalne problemy zdrowotne.
8. Sposób, w jaki ludzie przystosują się do zmieniającego się klimatu, w znacznym stopniu wpłynie na przyszły stan śródlądowych ekosystemów słodkowodnych i przybrzeżnych ekosystemów mokradłowych. Minimalizacja negatywnego wpływu działalności człowieka poprzez politykę promującą bardziej oparte na nauce zarządzanie zasobami wodnymi jest najbardziej skuteczną drogą do trwałego zdrowia i zrównoważonego rozwoju tych ekosystemów. Priorytety zarządzania powinny obejmować zapewnienie zasobom wodnym odpowiedniej jakości i ilości wody w odpowiednim czasie, zmniejszenie ładunków składników odżywczych oraz ograniczenie rozprzestrzeniania się gatunków egzotycznych.
Ogółem, wnioski te wskazują, że zmiany klimatyczne stanowią istotne zagrożenie dla składu gatunkowego i funkcji ekosystemów wodnych w Stanach Zjednoczonych. Jednakże, istnieją krytyczne wątpliwości dotyczące sposobu, w jaki poszczególne gatunki i całe ekosystemy zareagują na zmiany klimatu. Wynikają one zarówno z niepewności co do tego, jak zmieni się klimat w regionie, jak i tego, jak zareagują złożone systemy ekologiczne. W istocie, ponieważ zmiany klimatu zmieniają produktywność ekosystemów i skład gatunkowy, oczekuje się wielu nieprzewidzianych zmian ekologicznych, które mogą zagrozić dobrom i usługom dostarczanym przez te systemy ludziom.
.