Di dunia iklim sudah berubahPeristiwa cuaca ekstrem (banjir, kemarau dan gelombang haba) semakin meningkat apabila suhu global meningkat. Walaupun kita mula mempelajari bagaimana perubahan ini akan mempengaruhi manusia dan spesies individu, kita masih belum tahu bagaimana ekosistem mungkin berubah.

Kajian yang diterbitkan dalam Nature, menggunakan data satelit NASA selama 14 tahun, menunjukkan tanah kering di timur Australia adalah antara ekosistem paling sensitif terhadap peristiwa ekstrem ini, di samping hutan hujan tropika dan pergunungan. Ekosistem gurun Australia Tengah juga terdedah, tetapi atas sebab yang berbeza.

Apabila dunia semakin panas, maklumat ini dapat membantu kita mengurus ekosistem dan menjangka perubahan yang tidak dapat dipulihkan atau keruntuhan ekologi.

Peta yang dihasilkan menggunakan data satelit untuk menunjukkan ekosistem mana yang paling sensitif terhadap iklim (jingga) dan paling tidak sensitif (hijau). Kedua-duanya mungkin membimbangkan apabila dunia semakin panas. Seddon et al.Titik merujuk

Teori ekologi memberitahu kita bahawa apabila ekosistem menjadi tidak sihat, ia menghampiri ambang kritikal (juga dirujuk sebagai titik kritikal). Semakin tidak sihat ia menjadi, semakin cepat ia bertindak balas terhadap gangguan.

Ekosistem yang melepasi ambang kritikal berubah menjadi keadaan baharu, selalunya dengan kehilangan biodiversiti, pencerobohan spesies eksotik dan peristiwa kematian hutan secara tiba-tiba. Contohnya, sejak 10 tahun lalu, ekosistem di barat AS telah mengalami kematian pokok berskala besar dan padang rumput grama hitam asli telah diubah menjadi rumput lovegrass Lehmann Afrika Selatan yang eksotik.

Ladang dan tanaman boleh dianggap sebagai ekosistem pertanian, dan ia sangat sensitif terhadap variasi iklim. Ini bermakna ia sangat mencabar untuk diuruskan bagi tujuan ternakan dan pengeluaran tanaman yang mampan di bawah keadaan yang semakin meningkat iaitu tempoh baik dan buruk yang tiba-tiba.

Sebagai manusia, kita menunjukkan daya tahan yang lemah apabila kita sakit, dan kita menjadi lebih mudah terdedah kepada keadaan luaran. Begitu juga, tindak balas ekosistem yang lebih perlahan daripada biasa terhadap perubahan luaran juga mungkin menunjukkan ekosistem yang tidak sihat.

Kedua-dua langkah ini, cepat dan perlahan, merupakan tanda amaran awal bagi keruntuhan ekosistem.

Melihat ekosistem dari angkasa lepas

Tetapi bagaimana kita tahu jika sesebuah ekosistem akan runtuh? Angkasa menawarkan titik pandangan yang unik. Penyelidikan baharu ini menggunakan data daripada satelit Spektroradiometer Pengimejan Resolusi Sederhana (atau MODIS) NASA. Satelit-satelit tersebut, yang mengorbit kira-kira 900 km di atas permukaan Bumi, mengukur benda-benda seperti salji dan ais, tumbuh-tumbuhan, serta lautan dan atmosfera.

Satelit-satelit tersebut mengukur "kehijauan" ekosistem, yang menunjukkan berapa banyak ekosistem sedang berkembang. Ini tidak jauh bezanya dengan petani yang mentafsirkan isyarat kesihatan tumbuhan secara visual berdasarkan warna, kecuali satelit boleh mempunyai keupayaan untuk menganalisis warna di bahagian spektrum di luar keupayaan pengesanan kita.

Para penyelidik telah membangunkan "Indeks Kepekaan Tumbuhan", yang menunjukkan bagaimana ekosistem bertindak balas terhadap perubahan iklim. Mereka khususnya mengkaji perubahan suhu, litupan awan dan hujan.

Satu aspek menarik dalam kajian ini ialah ia secara khusus menunjukkan komponen iklim yang mempunyai peranan terbesar dalam mengubah ekosistem. Contohnya, perubahan pada padang rumput alpine dikaitkan dengan suhu yang semakin meningkat, manakala hutan hujan tropika sangat sensitif terhadap turun naik sinaran suria (atau litupan awan).

Ekosistem kering Australia menunjukkan perubahan dramatik antara basah dan kering. Ini adalah padang rumput spinifex semasa musim kemarau. Spinifex meliputi sekitar 20% kawasan tanah Australia. James Cleverly, Pengarang disediakan
 

Hutan Mulga semasa tempoh hujan. James Cleverly, Pengarang disediakanEkosistem Australia yang terdedah

Menurut kajian itu, hutan kering dan padang rumput separa gersang di Australia Timur merupakan antara ekosistem yang paling sensitif terhadap perubahan iklim, di samping hutan hujan tropika dan kawasan pergunungan. Faktor utama di Australia ialah air.

Ini selaras dengan kami kajian baru-baru dijalankan di tenggara Australia sejak tahun 2000, di mana kami menunjukkan perubahan fungsi ekosistem secara tiba-tiba dan mendadak di kebanyakan ekosistem separa gersang. Ini menunjukkan kerentanan ekosistem timur Australia terhadap kebolehubahan iklim dan peristiwa iklim ekstrem pada masa hadapan.

Kajian baharu itu juga mendapati padang pasir dan tanah gersang di tengah Australia menunjukkan tindak balas yang luar biasa perlahan terhadap kebolehubahan iklim, yang membimbangkan. Tindak balas yang lebih perlahan mungkin merupakan amaran awal bahawa ekosistem ini menghampiri ambang kritikal sebelum runtuh.

Tetapi ini juga mungkin merupakan penyesuaian kepada kepelbagaian iklim ekstrem yang telah dialami oleh ekosistem ini. Tumbuhan "tahu" bahawa masa hujan yang baik tidak kekal dan oleh itu mereka mungkin tidak melabur dalam pertumbuhan baharu yang kemudiannya akan menjadi beban apabila kemarau kembali.

Apakah maksudnya ini untuk ekosistem?

Kajian ini bukanlah pengakhiran cerita. Walaupun data satelit berharga, ia tidak dapat memberitahu kita dengan tepat apakah punca atau mekanisme perubahan ekosistem. Untuk melakukan itu, kita memerlukan maklumat di lapangan, dan data yang konsisten untuk jangka masa yang panjang sukar diperoleh. Satu contohnya ialah Rangkaian Penyelidikan Ekosistem Terestrial Australia, atau TERN.

Langkah seterusnya adalah untuk mengaitkan sebab-sebab mengapa sesetengah sistem kelihatan lebih sensitif daripada yang lain dan yang lebih penting, meramalkan di mana dan bila peralihan kritikal akan berlaku.

Apabila hutan, padang rumput dan ekosistem lain menghampiri ambang kritikal mereka, daya tahan mereka menjadi lemah dan mereka menjadi sangat mudah terdedah kepada serangga, perosak, penyakit, pencerobohan spesies dan kematian. Salah satu cara untuk membantu ekosistem mengatasi masalah ini adalah dengan mengurangkan tekanan ke atas tanah, seperti rekreasi, penuaian dan ragut.

Jika ekosistem runtuh, kita boleh mengurangkan sebahagian daripada kerosakan dengan membantu hidupan liar dan meminimumkan hakisan tanah dan larian air susulan kematian pokok. Tetapi perkara yang paling penting ialah menyedari bahawa setiap ekosistem akan bertindak secara berbeza; sesetengahnya mungkin runtuh, tetapi yang lain akan terus hidup.