Dekat Lingkaran Arktik, di Alaska utara, adalah tempat hutan memberi jalan ke tundra. Para peneliti sedang melihat bagaimana iklim pemanasan dapat mempengaruhi ekologi batas utara ini.
Oleh Kevin Krajick. Reed dengan izin dari State of the Planet
Di Brooks Range Alaska utara, bumi seperti kebanyakan dari kita tahu itu berakhir. Dari Fairbanks, kota paling utara di jaringan jalan Amerika Utara, berkendara menyusuri Jalan Tol Dalton yang berkerikil. Hutan boreal yang tidak terhampar membentang ke segala arah. Sekitar 200 mil, Anda melewati lingkaran Arktik, di luar itu matahari tidak pernah terbenam di pertengahan musim panas, atau naik di pertengahan musim dingin. Akhirnya, pohon-pohon menipis, dan terlihat lebih kurus. Bentang alam yang membentang naik ke gunung-gunung besar, dan Anda berjalan menembus puncak-puncak sungai Brooks yang telanjang dan bermata silet. Di tengah-tengah gunung, spruces tersebar hanya menempel di dasar lembah; lereng yang lebih jauh adalah tundra, hanya ditutupi oleh tanaman dataran rendah. Sekitar 320 mil dari Fairbanks, Anda melewati pohon-pohon kecil terakhir. Di luar terletak tanah tandus di Lereng Utara, yang berakhir di dusun industri pantai Arktik Deadhorse dan ladang minyak Prudhoe Bay — satu-satunya alasan jalan ini ada di sini.
Di dekat lingkaran arktik di Alaska utara, hutan mulai memberi jalan ke tundra. seperti udara dingin, tanah beku dan kurangnya sinar matahari memeras pohon. Para peneliti sedang menyelidiki bagaimana iklim pemanasan dapat mempengaruhi ekologi batas ini. Foto melalui Kevin Krajick
Garis pohon utara, di luar iklim yang terlalu keras untuk tumbuh, melingkari seluruh daratan utara bumi untuk lebih dari 8.300 mil. Ini adalah zona transisi ekologis terbesar di permukaan planet — batas fuzzy yang benar-benar berbelok ke utara dan selatan, dan mungkin tampak bertahap atau tajam, tergantung pada lokal.
Di ujung utara, iklim memanas dua hingga tiga kali lebih cepat daripada rata-rata global. Akibatnya, hutan tundra dan boreal mengalami perubahan fisik dan biologis yang sangat besar. Namun detail dan prospeknya masih belum jelas. Akankah pemanasan menyebabkan hutan melaju, mendorong tundra? Jika ya, seberapa cepat? Atau akankah pemanasan mengurangi hutan — dan mungkin juga vegetasi tundra — dengan menyebabkan lebih banyak kebakaran hutan dan wabah serangga? Apa yang akan terjadi dengan burung dan hewan yang tak terhitung jumlahnya yang bergantung pada satu atau kedua lingkungan? Dan akankah jumlah besar karbon yang tersimpan di tanah beku Utara dan pohon-pohonnya meningkat, atau dilepaskan, menyebabkan lebih banyak pemanasan?
Garis pohon adalah zona transisi ekologi terpanjang di permukaan bumi, berputar melalui daratan utara Amerika Utara dan Eurasia sekitar 8.300 mil. Di sini, wilayah di luar pohon berwarna merah. Di kanan bawah adalah Alaska, di mana para peneliti sekarang bekerja di daerah tepat di luar lingkaran Arktik. Peta milik Layanan Ikan dan Margasatwa AS
Untuk membantu menjawab pertanyaan-pertanyaan ini, para ilmuwan dari Lamont-Doherty Earth Observatory Universitas Columbia dan lembaga-lembaga lain terlibat dalam proyek jangka panjang untuk memilah-milah apa yang memungkinkan pohon bertahan hidup atau tidak di lingkungan perbatasan ini. Mereka telah menyiapkan petak pemantauan, berlokasi di sepanjang jalan raya, di tepi pohon. Di sini, instrumen akan terus mengukur suhu udara dan tanah, curah hujan, kecepatan angin, kelembaban dan parameter lainnya untuk beberapa tahun ke depan, dan membandingkannya dengan pertumbuhan dan kelangsungan hidup pohon. Penelitian lapangan ini adalah bagian dari Eksperimen Kerentanan Boreal Arktik yang lebih besar (ABoVE), sebuah proyek multi-tahun yang disponsori NASA yang berupaya menggabungkan pengamatan satelit skala besar di wilayah utara dengan studi lapangan berskala besar ini.
Natalie Boelman, seorang ahli ekologi di Lamont-Doherty Earth Observatory, Universitas Columbia, mengukur ketinggian pohon di satu plot studi. Gambar melalui Kevin Krajick.
Ahli fisiologi tanaman Lamont-Doherty Kevin Griffin mengatakan:
Ada banyak kondisi yang mempengaruhi apakah pohon dapat dan tidak dapat tumbuh.
Yang utama adalah panas; pohon umumnya hanya dapat hidup di mana suhu musim tanam rata-rata di atas sekitar 6,4 derajat C (sekitar 43,5 derajat F). Tapi itu bukan jawaban keseluruhan, kata Griffin.
Kami juga tahu itu hal-hal seperti air, angin, nutrisi, berapa banyak cahaya yang diterima, apakah itu cahaya langsung atau difus, salju menutupi di musim dingin - itu adalah kombinasi yang kompleks. Bagaimana semua itu bekerja, itulah tepatnya yang ingin kami ketahui.
Dipimpin oleh Jan Eitel, seorang ilmuwan hutan di Universitas Idaho, para ilmuwan tiba dengan truk pickup pada awal Juni untuk menyiapkan plot. Hampir tidak ada yang tinggal di antara Fairbanks dan Deadhorse, tetapi mereka dapat tinggal di sebuah pondok di pemukiman penambangan emas Wiseman, yang sebagian besar sepi dari kabin (populasi saat ini sekitar 20) berasal dari awal 1900-an yang terletak di dekat jalan raya. Dari sini, para ilmuwan melakukan perjalanan setiap hari ke setengah lusin situs, dipilih karena sisi ekologisnya yang tajam; di masing-masing, Anda bisa berjalan dari pohon ke tundra yang berdampingan, hanya sedikit menanjak. Plot yang paling utara adalah dekat landmark sederhana sekali pakai, yang disebut Last Spruce, pohon yang tampak kelaparan yang ditandai dengan tanda logam yang bertuliskan “Pohon Cemara Utara Terjauh di Pipa Alaska - Jangan Potong.” Setahun yang lalu , seseorang memotongnya.
Pohon tumbuh sangat lambat di sini; yang diteliti Boelman ini berumur sekitar 15 tahun. Gambar melalui Kevin Krajick.
Bagian dari proyek ini melibatkan pemetaan situs dengan LiDAR, teknologi survei yang menembakkan laser yang berdenyut untuk membuat peta lanskap 3D yang sangat terperinci. Akurat hingga beberapa sentimeter, memetakan tata letak tanah, cabang pohon individu dan tutupan tanaman. Dalam lingkungan ini, di mana pohon hampir tidak tergantung, sedikit variasi topografi atau suhu dapat membuat perbedaan hidup atau mati untuk bibit; hamparan lumut dalam bisa membungkusnya dalam kehangatan; sengkedan halus, batu yang menonjol atau pohon lain mungkin melindunginya dari angin kencang.
Tetapi sebagian besar tanah utara jauh dibekukan secara permanen tepat di bawah permukaan, dan iklim pemanasan tidak mengubah sejumlah kecil cahaya yang menakutkan mencapai tanaman hampir sepanjang tahun. Sebatang pohon tetangga mungkin juga memberikan naungan yang cukup sehingga semaian bibit tidak mendapatkan cukup cahaya dan kehangatan, dan tegakan pohon yang terlalu padat dapat mengurangi suhu tanah secara keseluruhan yang mereka butuhkan untuk rooting dan pengambilan nutrisi. Survei, yang diulang setiap beberapa hari oleh kamera otomatis, dirancang untuk menunjukkan bagaimana lanskap berubah seiring waktu.
Pohon willow kerdil berkabut dan pohon aspen tumbuh di sini, tapi satu-satunya pohon nyata sejauh ini di utara adalah pohon cemara. Begitu seseorang berakar, ia tumbuh perlahan — sangat lambat. Suatu hari spesialis pengindraan jarak jauh Universitas Idaho Lee Vierling dan ahli ekologi Lamont Natalie Boelman menua beberapa yang lebih kecil dengan menghitung lingkaran — potongan batang yang tumbuh dari atas setiap musim tanam. Satu pohon Natal berukuran pohon cemara yang mencapai tepat di atas kepala mereka ternyata berusia 96 tahun; rupanya mulai tumbuh pada tahun 1920. Vierling berkata:
Woodrow Wilson adalah presiden saat itu. Perang Dunia I baru saja berakhir. ”Pohon-pohon tertinggi mencapai 20 hingga 30 kaki, ketinggian yang dapat dicapai spruces dalam satu atau dua dekade lebih jauh ke selatan; ini mungkin berdiri selama 200 hingga 300 tahun.
Ahli fisiologi tanaman Lamont-Doherty Kevin Griffin memeriksa instrumen yang dirancang untuk memantau aktivitas fotosintesis pohon cemara. Gambar melalui Kevin Krajick.
Cuaca yang lebih hangat hampir pasti membuat pohon-pohon ini tumbuh lebih cepat, dan cuaca seperti itu sudah ada di sini. Dengan cahaya siang 24 jam, tim bekerja hingga 14 jam sehari, sebagian besar waktu berkeringat di bawah terik matahari.Sekitar waktu ini, termometer di Deadhorse mencapai rekor sepanjang masa 85 derajat F — identik dengan Central Park New York pada hari yang sama.
Nyonya rumah tim di Wiseman, Heidi Schoppenhorst, telah tinggal di sini sepanjang hidupnya. Dia berkata:
Pepohonan benar-benar booming di sini. Iklim sedang menghangat, dan ada lebih banyak hujan di bulan Juni, ketika itu benar-benar penting.
Sudah ada bukti dari citra satelit bahwa tundra di luar menjadi lebih hijau dan semak. Banyak ilmuwan berharap garis pohon pada akhirnya akan maju, dan beberapa penelitian menyatakan bahwa ini sudah terjadi. Beberapa model memprediksi bahwa setengah tundra saat ini dapat dikonversi pada tahun 2100, meskipun yang lain mengatakan prosesnya akan jauh lebih lambat. Di sisi lain, beberapa penelitian menyatakan pohon-pohon tersebut sebenarnya mundur di daerah-daerah, ketika panas mengeringkan hutan, membantu serangga invasif dan kebakaran untuk menghancurkan daerah-daerah yang sedang tumbuh.
Di Alaska, kebakaran diprediksi oleh satu penelitian untuk tumbuh empat kali lipat dalam beberapa dekade mendatang, dan sudah dirusak; dalam perjalanan, para ilmuwan melewati beberapa traktat besar yang dikurangi dalam beberapa tahun terakhir menjadi batang yang menghitam. Tahun ini kebakaran di sekitar Fort McMurray, di Alberta utara, mengusir 80.000 penduduk dan meratakan bagian kota. Beberapa tahun yang lalu, Boelman adalah bagian dari sebuah tim yang mempelajari api yang dipicu oleh kilat 2007 yang membakar 400 mil persegi tundra di Lereng Utara - kebakaran tundra terbesar yang pernah dicatat, di daerah di mana ribuan tahun dapat berlalu tanpa ada api sama sekali.
Ketua tim Jan Eitel dari University of Idaho membuat kamera radar bertenaga surya yang akan memindai situs studi terus menerus selama bertahun-tahun, untuk menangkap bagaimana pohon merespons perubahan kondisi. Gambar melalui Kevin Krajick.
Sambil mengelus-elus jarum cemara di dekatnya hingga ke bahunya, tetapi mungkin jauh lebih tua darinya, Boelman berkata:
Perbedaan antara tundra dan pohon sangat menarik, terutama karena yang satu diperkirakan mulai melanggar batas pada yang lain.
Boelman adalah bagian dari proyek ABoVE yang terpisah di mana para peneliti melakukan radiotag pada hewan utara termasuk karibu, beruang, rusa, serigala dan elang, untuk melihat di mana mereka melakukan perjalanan sehubungan dengan perubahan api dan kondisi cuaca. Boelman telah bekerja di Alberta utara menandai burung robin Amerika, yang diketahui menghuni rentang luas dan bermigrasi jarak yang sangat jauh. Jika bukti anekdotal berarti sesuatu, trennya bisa ke utara; dalam 20 tahun terakhir, beberapa komunitas Inuit yang belum pernah melihat robin sebelumnya harus menemukan nama untuk mereka: "Koyapigaktoruk."
Pada perjalanan pertamanya ke utara, mahasiswa pascasarjana Lamont-Doherty, Johanna Jensen mencatat data pada pohon cemara kabel-up. Studi ini tidak hanya akan memberikan informasi jangka panjang tentang perubahan iklim, tetapi juga kesempatan bagi para ilmuwan muda untuk bekerja secara langsung di lapangan. Gambar via
Beberapa hari setelah memasang susunan sensor, kamera, dan pencatat data yang rumit, bersama dengan panel surya dan kusut kabel untuk menghubungkannya, para ilmuwan menemukan fenomena satwa liar yang tak terduga: Kelinci, merajalela di hutan, senang mengunyah kabel, dan mereka peralatan berkedip. Tim dengan cepat melakukan perbaikan dan pertahanan yang diimprovisasi, mengubur kabel dalam lumut sepon atau mengelilinginya dengan palisade tongkat tajam dan mati. Rencana diletakkan untuk mendapatkan kawat ayam untuk solusi yang lebih permanen.
Kelinci tidak berkembang seperti ini di tundra, tetapi jika pohon dan semak bergerak ke utara, kelinci mungkin akan bergerak bersama mereka. Begitu juga makhluk lain yang menyukai habitat seperti itu, seperti lynx, moose, beruang hitam dan burung pipit bermahkota putih. Mereka yang menyukai tundra kemudian harus beradaptasi atau didorong keluar; ini termasuk lembu kesturi dan burung bersarang di area terbuka seperti longspurs dan ptarmigan Lapland. Beberapa hewan, termasuk karibu tanah tandus dan serigala, bergerak secara musiman di antara keduanya.
Boelman netral tentang hasilnya.
Orang berasumsi bahwa ketika ekosistem berubah, semuanya akan menjadi buruk. Tetapi dengan perubahan iklim, hampir selalu ada yang menang dan yang kalah. Beberapa spesies akan menderita, tetapi yang lain akan mendapat manfaat.
Di sepanjang Dalton Highway itu sendiri, perubahan terjadi dengan cepat. Di dekat lokasi penelitian, para pekerja menggali parit tak berujung untuk meletakkan garis serat optik untuk Deadhorse. Turis-turis pemberani, didorong oleh cuaca yang sejuk, lewat dengan kendaraan yang sarat muatan dan melambaikan tangan. Seorang pria yang mendorong alat kereta dorong besar ke arah selatan dikatakan sedang dalam misi untuk berjalan dari Deadhorse ke Austin, Texas. Truk raksasa melaju ke utara membawa kabel, pipa, bangunan prefab. Beberapa membawa bensin, berlawanan dengan aliran pipa minyak yang berlawanan arah. Lingkaran bahan bakar fosil sedang diselesaikan; energi olahan kembali untuk membantu menjaga produksi energi mentah.