¿Por qué la disminución de la cubierta de nieve puede indicar un mayor daño ambiental por venir?

El cambio climático a menudo evoca imágenes de calor, sequía y huracanes. Pero de acuerdo con la última Evaluación Nacional del Clima de los Estados Unidos, publicada el 23 de noviembre de 2018, los inviernos se han calentado tres veces más rápido que los veranos en el noreste en los últimos años. Estos cambios también están produciendo efectos significativos.

Históricamente, más del 50 por ciento del hemisferio norte ha tenido nieve en invierno. Ahora las temperaturas más cálidas están reduciendo la profundidad y la duración de la capa de nieve del invierno. Muchas personas asumen que el invierno es un tiempo inactivo para los organismos en climas fríos, pero décadas de investigación ahora muestran que las condiciones del clima invernal, especialmente la capa de nieve, son reguladores importantes de la salud de los ecosistemas forestales y organismos que viven en ellos.

En particular, nuestro trabajo durante la última década muestra que la disminución de la cubierta de nieve puede afectar la salud de los árboles y reducir la capacidad de los bosques para filtrar el aire y el agua. Nuestro último estudio encuentra que el continuo calentamiento en invierno podría reducir considerablemente la cobertura de nieve en el noreste de los Estados Unidos, causando grandes disminuciones en el crecimiento de árboles y en el almacenamiento de carbono en los bosques.

La nieve como una manta

Estudiamos los bosques de madera dura del norte, que están dominados por el arce azucarero, el abedul amarillo y los árboles de haya americana y abarcan 85,000 millas cuadradas, desde Minnesota y el centro sur de Canadá hasta las provincias marítimas de Canadá y el noreste de los Estados Unidos. Estos bosques son famosos por sus vibrantes colores de otoño. Generan ingresos al atraer turistas, excursionistas, cazadores y campistas, y apoyan las industrias de madera y jarabe de arce. También brindan importantes servicios ecológicos, como el almacenamiento de carbono y el mantenimiento de la calidad del agua y del aire.

Cuando el invierno invade esta región, con temperaturas a menudo muy por debajo del punto de congelación, cada especie necesita aislamiento para hacer frente. Las raíces de los árboles y los organismos del suelo, como los insectos, dependen de la capa de nieve profunda para protegerse del frío, un manto literal de nieve. Incluso en temperaturas bajo cero, si la nieve es lo suficientemente profunda, los suelos pueden permanecer descongelados.

Las seis décadas de investigación del Bosque Experimental Hubbard Brook en New Hampshire, uno de los estudios de mayor duración en cualquier parte, muestran que la capa de nieve en invierno está disminuyendo. Las investigaciones realizadas por otros académicos indican que si esta tendencia continúa, aumentará la probabilidad de que se realicen ciclos de congelación y descongelación del suelo, con efectos dañinos para la salud del bosque.

Por qué los bosques del norte necesitan nieve

Durante más de 10 años, hemos manipulado la capa de nieve invernal en Hubbard Brook para estudiar los efectos del cambio climático proyectado en los bosques de madera dura del norte. A principios del invierno, salimos al aire libre después de cada nevada para quitar la nieve de nuestras parcelas experimentales. Luego analizamos cómo la pérdida de esta capa aislante afecta a los árboles y el suelo.

Hemos encontrado que en las parcelas donde eliminamos la nieve, las heladas penetran un pie o más en el suelo, mientras que rara vez se extienden más de dos pulgadas de profundidad en parcelas de referencia cercanas con una capa de nieve inalterada. Y así como los ciclos de congelación y descongelación crean baches en las calles de la ciudad, la congelación del suelo erosiona y mata las raíces de los árboles y daña a los que sobreviven.

Este daño de raíz desencadena una cascada de respuestas ecológicas. Las raíces muertas se descomponen y estimulan las pérdidas de dióxido de carbono del suelo. Los árboles absorben menos nutrientes del suelo, acumulan el elemento tóxico de aluminio en sus hojas y producen menos crecimiento de las ramas. El nitrógeno, un nutriente clave, puede limpiarse de los suelos. Las comunidades de insectos del suelo se vuelven menos abundantes y diversas.

La caída de la capa de nieve afecta el crecimiento del árbol

En nuestro artículo más reciente, nuestros modelos climáticos e hidrológicos muestran que el área de bosques en el noreste de los Estados Unidos que recibe una capa de nieve aislante en pleno invierno podría disminuir en un 95 por ciento para el año 2100. Hoy, 33,000 millas cuadradas de bosques en todo el norte de Nueva York y Nueva York. Inglaterra suele tener nieve durante varios meses en invierno. Para el año 2100, esta área podría reducirse a un parche de menos de 2,000 millas cuadradas, aproximadamente una quinta parte del tamaño de Vermont.

Esta disminución, sin duda, perjudicará a las industrias de esquí y motonieve y expondrá las carreteras del noreste a más ciclos de congelación y descongelación. También afectará significativamente el crecimiento del árbol.

Para evaluar la relación entre la capa de nieve y el crecimiento de los árboles, utilizamos una broca hueca especializada llamada broca de incremento para eliminar los núcleos de madera del tamaño de paja de varios tallos de arce de azúcar. Cada uno de estos árboles experimentó una capa de nieve natural de invierno o cinco años consecutivos en los que retiramos la capa de nieve de invierno. Cuando lijamos los núcleos y los observamos bajo un microscopio, revelaron anillos de crecimiento anuales que podríamos usar para comprender cómo cada árbol respondió a su entorno.

En solo los dos primeros años, nuestros análisis mostraron una disminución del 40 por ciento en el crecimiento del arce de azúcar en parcelas sin nieve. Las tasas de crecimiento se mantuvieron deprimidas en un 40 a 55 por ciento durante los próximos tres años. Por el contrario, no hubo una disminución en el crecimiento de los árboles de arce azucarero en nuestras parcelas de referencia donde las raíces de los árboles cubiertas de nieve en pleno invierno. Estos resultados son comparables a la mortalidad de raíces que otros investigadores observaron en un experimento anterior de remoción de nieve en Hubbard Brook.

En Hubbard Brook, los arces de azúcar pueden representar más de la mitad de la acumulación anual de biomasa forestal. En consecuencia, los cambios en el clima que reducen la acumulación de nieve en el invierno y aumentan la congelación del suelo podrían reducir las tasas de crecimiento de los bosques en la región de bosques de madera dura del norte en un 20 por ciento solo a través de sus impactos en estos árboles. Pero sabemos que el abedul amarillo también sufre daños en las raíces en respuesta a la congelación del suelo, por lo que es probable que nuestra estimación de cambios en el crecimiento de todo el bosque sea baja.

¿Podrían las temperaturas de la estación de crecimiento más cálidas compensar al menos parcialmente este daño al estimular las tasas de crecimiento de los árboles, como sugieren algunas investigaciones? Se ha trabajado muy poco para comprender cómo los bosques en las regiones cubiertas de nieve estacionalmente responderán a los efectos interactivos del cambio climático a través de las estaciones. Para ayudar a llenar este vacío, establecimos el Experimento de Cambio Climático Transversal en Hubbard Brook en 2013.

En este proyecto, utilizamos cables de calefacción enterrados para calentar los suelos forestales a 9 grados Fahrenheit (5 grados Celsius) durante la temporada sin nieve de abril a noviembre. En invierno, utilizamos una combinación de calentamiento con cables de calefacción enterrados y paletas de nieve para inducir ciclos de congelación y descongelación del suelo. Nuestros resultados hasta ahora muestran que el daño a las raíces y la reducción del crecimiento de los árboles causados ​​por los ciclos de congelación y descongelación del suelo en invierno no se compensan con el calentamiento del suelo durante la temporada de crecimiento.

Nuestro trabajo muestra cómo los cambios a menudo pasados ​​por alto en el clima de invierno pueden afectar los ecosistemas forestales. La pérdida de la capa de nieve puede reducir el crecimiento de los bosques, el secuestro de carbono y la retención de nutrientes, lo que tendrá importantes implicaciones para el cambio climático y la calidad del aire y del agua durante todo el año.

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation por Andrew Reinmann y Pamela Templer. Lee el artículo original aquí.