Subnivium: Leynilegt vistkerfi falið undir snjónum

VÍFIFRÆÐINGURINN Jonathan Pauli eyddi miklum tíma í að fylgjast með dýrum yfir vetrartímann – oft í köldu og harðgerðu landslagi sem virtist ógeðslegt fyrir lífinu. Það kom honum alltaf á óvart að um leið og veðrið fór að hlýna snemma vors myndu skordýr skjóta upp kollinum. „Snjóflóar myndu koma upp undan snjónum,“ rifjar Pauli upp. Hvar, hann velti fyrir sér, hefðu þeir verið að fela sig?

Að lokum uppgötvaði hann nokkrar gamlar vísindagreinar frá 1940 og 1960. Þeir afhjúpuðu leynilegan heim sem Pauli, vísindamaður við háskólann í Wisconsin-Madison, hefur rannsakað síðan: falið vistkerfi undir snjónum. Hann er að finna í leynilegu rými milli snjópakkans og jarðvegsins undir, sem er í skjóli fyrir nístandi kulda og þar dvelja sum skordýr, köngulær, froskar og jafnvel lítil spendýr að minnsta kosti hluta vetrar. Í leyni fyrir umheiminum suðla flugur, plöntur dafna og dýr leita, veiða og fæða í þessu svokallaða subnivium (af latínu sub , sem þýðir undir, og nivis , sem þýðir snjór). En hvað verður um þetta vetrarundraland og allar skepnurnar sem það skýlir þegar hlýnar í loftslagið? Það er efni nýjustu rannsókna Pauli.

Á hverjum vetri, þar sem hvíta dótið þekur allt að 40 milljónir ferkílómetra af norðurhveli jarðar, myndast undirnivium hvar og hvenær sem aðstæður eru réttar. „Það þarf að vera um 20 sentímetrar af snjó sem er ekki of þéttur,“ segir Ben Zuckerberg , einnig við háskólann í Wisconsin-Madison. Dúnkenndur, léttur snjór er bestur. Þegar það sest á jörðina stígur hlýrra loft úr jarðveginum upp og breytir snjónum neðst á snjópokanum í vatnsgufu. Raki sem myndast þéttist og frjósar aftur á kalda lagið fyrir ofan og skapar rými fyrir ofan jarðveginn sem er venjulega nokkra sentímetra hátt, með ískalt loft.

Í þessum grunna krók er hitinn í kringum frostmark, jafnvel þótt loftið fyrir ofan snjóinn fari niður í -20°C (-4°F). Það er heldur enginn vindur. „Þetta er athvarf frá umhverfisaðstæðum sem eru miklu kaldari og breytilegri,“ segir Pauli.

Þetta tiltölulega milda umhverfi gerir skordýrum sem búa í jarðvegi eins og springhalar og bjöllur kleift að vera virk á veturna, ásamt sumum köngulær og fullorðnum flugum. Froskar leggjast í vetrardvala í laufsandinu sem er haldið við köldu en stöðugu hitastigi. Það er líka ljós sem síast í gegnum teppið fyrir ofan. Oft er það nógu bjart til að mosar og sígrænir runnar geti haldið áfram ljóstillífun. Sumar plöntur eru jafnvel þekktar fyrir að blómstra undir snjónum.

Lítil spendýr þvera undirnævi í hvelfdum göngum sem gera þeim kleift að flakka og leita að æti. Fyrir nokkrum árum settu Eeva Soininen og samstarfsmenn hennar við Norðurskautsháskólann í Noregi upp myndavélagildrur í undirnivium og fylgdust með snærum, mýrum og öðrum dýrum þegar þær komu og fóru.

Ekki aðeins verndar subnivium þessi litlu spendýr gegn verstu kuldanum heldur felur hann þau einnig fyrir mörgum rándýrunum sem ganga um vetrarlandslagið. Þó að ekki sé hvert hungrað dýr fælt. „Veslur veiða virkan að músum og öðrum nagdýrum í undirnivium,“ segir Pauli. „Þeir finna aðgangsstað, kannski undir tré, þar sem þeir geta troðið sér inn í það og síðan hlaupið undir snjóinn.

Stærri dýr koma stundum í heimsókn á sérstaklega köldum dögum eða nætur. „Rýpur gætu flogið upp í loftið og síðan kafað í snjóinn,“ segir Zuckerberg. Oft kúra þau tímunum saman í hlýrra grunnlagi snjópakkans, eins og spendýr eins og refur og vargi, til að skjóls fyrir vindi.

Bræðslumark

Þegar hlýnar á veturna, hvað verður um subnivium? Rannsóknir í Norður-Ameríku sýna að frá því seint á níunda áratugnum hefur snjóþekja minnkað um 0,8 milljónir ferkílómetra á áratug og snjóatímabilið hefur styttst um fimm daga á 10 ára fresti frá því snemma á áttunda áratugnum. Þar sem enn fellur snjór er oft minna af honum og meiri rigning sem pakkar honum niður í þynnri, íslöppu. Það eru undantekningar: Hlutar Skandinavíu og Austur-Evrópu hafa séð dýpri snjó undanfarin ár.

Þegar á heildina er litið eru svæðin þar sem undirnivium getur verið, og tímabilin sem það getur varað yfir, hins vegar að minnka. Subnivium sjálft er líka að breytast. Það er þversagnakennt að mildari vetur gera subnivium oft kaldara, eins og Zuckerberg og Pauli greindu frá árið 2018. Þetta er vegna þess að það gæti verið minni snjór til að vernda hann og snjórinn sem er þar gæti þjappað saman af rigningu eða slyddu í hlýindum um miðjan vetur. Þéttari snjór veitir verri einangrun, segir Pauli.

Þó að sumar tegundir muni njóta góðs af mildari vetrum, eru vísindamenn nú þegar að sjá að þessi dýr og plöntur sem treysta á hlýnandi áhrif þykks snævi tepps munu þjást. Gul sedrusviður vaxa til dæmis víðsvegar um strendur, tempraða regnskóga Alaska og Bresku Kólumbíu, Kanada, og geta lifað í meira en 1000 ár. En nýlega hefur þeim fækkað. Rannsóknir hafa sýnt að þessi tré eru að deyja út á svæðum þar sem snjópakkinn hefur minnkað. Án einangrunar þess verða grunnar rætur trjánna eftir fyrir hvaða frosti sem er og þær visna.

Vetrarþolnar froskdýr verða einnig fyrir höggi. Skógarfroskar lifa til dæmis af kuldann með því að láta líkama sína frjósa. Þeir hafa sérstök efni í blóði sínu sem vernda frumur þeirra fyrir skemmdum á meðan líkamar þeirra breytast í eitthvað „smá eins og ísmola“, segir Zuckerberg. Í stöðugu örloftslagi undirnævisins eru froskarnir frosnir þar til þeir þiðna á vorin og taka líf sitt á ný. En án þessa stuðpúðar mun hvers kyns hlýindatíð auka efnaskipti froskanna, aðeins til að láta þá frjósa aftur þegar hitastigið lækkar. Rannsóknir benda til þess að þetta muni kosta þá of mikla orku . Margir þeirra eru líklegir til að deyja.

En blað sem gefið var út árið 2021 bendir til þess að það séu líka góðar fréttir . Til að prófa hversu fljótar loftslagsbreytingar í framtíðinni munu hafa áhrif á undirnivium, reistu Pauli, Zuckerberg og samstarfsmenn þeirra 27 gróðurhús víðs vegar um efri stórvötnsvæðið í Norður-Ameríku. Gróðurhúsin – sum staðsett í skógum, önnur á opnum ökrum – voru með útdraganleg þök sem rannsakendur gátu opnað eða lokað til að hita loftið um 3°C eða 5°C yfir hitastigi úti.

Þeir voru undrandi þegar þeir komust að því að 3°C hlýnun dró aðeins saman útbreiðslu undirniviumsins um um 4 prósent og minnkaði varla þann tíma sem hún var viðloðandi. „Þvert á væntingar okkar var undirnívíum furðu seigur,“ skrifuðu vísindamennirnir í blaðinu sínu.

Hins vegar breyttist þetta verulega þegar rannsakendur líktu eftir 5°C hitahækkun. Verði þetta að veruleika, “spáum við því að umfang subnivium muni minnka um 45 prósent og lengd þess um meira en einn mánuð”, segir Pauli. „Það virðist vera tímamót sem við viljum í raun ekki fara yfir.

Fyrir utan að stöðva loftslagsbreytingar eru fleiri leiðir til að vernda þetta vistkerfi, svo sem að gróðursetja undirhæða runna, sem hjálpar til við að byggja upp loftgóða snjóþekju, eða minnka svæði fyrir vélsleðaferðir og skíði. Hið síðarnefnda léttir bókstaflega þrýstinginn á undirnivium.

Ef þú býrð á snjóþungum stað gætirðu fengið innsýn í þetta grafna vistkerfi í vor. Þegar snjór bráðnar skaltu leita að merkingum ganganna þegar þau koma upp úr skógarbotninum eða ökrunum – leifar árstíðabundins athvarfs gegn kuldanum.