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How an inventive Canadian experiment is exploring the possible effects of climate change in the Arctic


Posted by in The Polar Blog on Wednesday, June 4, 2014



University of British Columbia researcher Greg Henry beside a Plexiglas chamber that raises the land's temperature by a couple of degrees. (Photo: Janice Lang, Polar Continental Shelf Program/ Natural Resources Canada)

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What impact will global warming have on tundra ecosystems in the Arctic? For the last two decades, University of British Columbia researcher Greg Henry has been endeavouring to find out. His method? A simple yet effective experiment that involves metre-square, open-topped Plexiglas chambers placed over bits of tundra, which raises the temperature of the plots by a couple of degrees, simulating a warmer climate.

Since 1992, Henry and his student researchers have been using these chambers to warm seven different tundra ecosystems in Nunavut’s Ellesmere Island and Daring Lake, N.W.T., in order to discover how individual plant species and different plant communities react.

His experiment has been replicated by scientists from around the world. Their data is showing that, for many species, warmer climates are breeding healthy, strong individual plants that flower early and produce large, fertile seeds. When they look at entire plant communities they’re seeing more complex changes.

“In terms of biodiversity, we’re finding that the woody plants, the shrubs, are taking over,” says Henry. “They’re increasing their cover and biomass and they’re creating shade, which squeezes out ground-hugging organisms such as moss and lichens.”

An increasingly woody tundra could raise ground temperatures: while shrubs absorb more carbon dioxide than moss or lichens — mitigating the effects of global warming caused by the greenhouse gas — their dark leaves and branches also soak up more heat from the sun.

“One prediction is that if the surface changes from a light-coloured tundra dominated by grasses, lichens and mosses, to a dark-coloured surface of shrubs, it could have the same warming effect as doubling the amount of CO2 in the atmosphere,” says Henry.

Outside the warming chambers, however, other factors are at play — especially caribou and muskox. These large herbivores consume tons of vegetation each year, and new research is suggesting that they may help limit the spread of shrubs that Henry and his colleagues are seeing.

Henry’s research is showing how ingenuity, long-term monitoring and international coordination can bring new understanding of the changes occurring in the Arctic — changes that affect the entire globe.


This is the latest in a continuing blog series on polar issues and research presented by Canadian Geographic in partnership with the Canadian Polar Commission. The polar blog will appear online every two weeks at cangeo.ca/blog/polarblog, and select blog posts will be featured in upcoming issues. For more information on the Canadian Polar Commission, visit polarcom.gc.ca.



 

Comment une expérience canadienne novatrice explore-t-elle les effets possibles des changements climatiques dans l’Arctique?

Le chercheur de l’Université de la Colombie-Britannique, Greg Henry, à côté d’une chambre de plexiglas qui fait hausser la température du sol de quelques degrés. (Photo: Janice Lang, Programme du Plateau continental polaire/Ressources naturelles Canada)

Quelle sera l’incidence des changements climatiques sur les écosystèmes de la toundra arctique? Depuis vingt ans, Greg Henry, chercheur de l’Université de la Colombie-Britannique, tente de résoudre cette question. Comment? Par une expérience simple quoiqu’efficace qui utilise des chambres de Plexiglas d’un mètre carré, sans couvercle, que l’on dépose sur la toundra pour augmenter la température au sol de quelques degrés et simuler un climat plus chaud.

Depuis 1992, Henry et ses stagiaires utilisent ces chambres pour réchauffer sept écosystèmes sur l’Île d'Ellesmere (Nunavut) et au lac Daring (Territoires-du-Nord-Ouest) afin de comprendre comment réagissent les plantes individuelles et différents peuplements végétaux.

D’autres scientifiques de par le monde ont reproduit cette expérience. Selon les données, pour bien des espèces, un climat plus chaud favorise la santé et la robustesse des plantes individuelles et celles-ci fleurissent tôt et produisent de grandes graines fertiles. À l’examen de peuplements entiers de végétaux, on note encore plus de changements complexes.

« En matière de biodiversité, nous avons découvert que les plantes ligneuses, comme les buissons, prennent le dessus », dit Henry. « Elles augmentent leur empreinte et leur biomasse, et font de l’ombre ce qui, en retour, entraîne le retrait des plantes rampantes, comme la mousse et le lichen. »

Une toundra de plus en plus ligneuse pourrait augmenter la température au sol : bien que les arbustes absorbent davantage de CO2 que la mousse ou le lichen — atténuant ainsi les effets du réchauffement climatique causé par les GES —, leurs feuilles et leurs branches foncées absorbent également plus de chaleur du soleil.

« On avance que si la surface passe d’une toundra pâle avec graminées, lichen et mousse, à une surface foncée composée d’arbustes, l’effet de réchauffement correspondrait au doublement de la quantité de CO2 dans l’atmosphère », dit Henry.

Cependant, à l’extérieur des chambres de réchauffement, il y a d’autres facteurs à considérer — particulièrement les caribous et les bœufs musqués. Ces grands herbivores consomment des tonnes de végétation par année et de nouvelles recherches suggèrent qu’ils pourraient contribuer à limiter la propagation des arbustes observée par Henry et ses collaborateurs.

Les recherches de Henry illustrent comment l’ingéniosité, la surveillance à long terme et la coordination internationale peuvent améliorer notre compréhension des changements dans l’Arctique — des changements qui touchent toute la planète.


Voici le plus récent billet d’un blogue sur les questions polaires et la recherche connexe présenté par Canadian Geographic en partenariat avec la Commission canadienne des affaires polaires. Le Blogue polaire sera affiché en ligne toutes les deux semaines à cangeo.ca/blog/polarblog et certains billets seront publiés dans de prochains numéros du magazine. Pour de plus amples renseignements sur la CCAP, veuillez visiter polarcom.gc.ca.




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