Published February 17, 2021
| Version v1
Publication
Open
Homeostatic Response to Three Years of Experimental Warming Suggests High Intrinsic Natural Resistance in the Páramos to Warming in the Short Term
Creators
- 1. Smithsonian Tropical Research Institute
- 2. Universidad de Los Andes
- 3. City of Knowledge
- 4. University of Arizona
- 5. Ikerbasque
- 6. Basque Centre for Climate Change
- 7. University of the Basque Country
Description
Páramos, tropical alpine ecosystems, host one of the world's most diverse alpine floras, account for the largest water reservoirs in the Andes, and some of the largest soil carbon pools worldwide. It is of global importance to understand the future of this extremely carbon-rich ecosystem in a warmer world and its role on global climate feedbacks. This study presents the result of the first in situ warming experiment in two Colombian páramos using Open-Top Chambers. We evaluated the response to warming of several ecosystem carbon balance-related processes, including decomposition, soil respiration, photosynthesis, plant productivity, and vegetation structure after 3 years of warming. We found that OTCs are an efficient warming method in the páramo, increasing mean air temperature by 1.7°C and mean daytime temperature by 3.4°C. The maximum air temperature differences between OTC and control was 23.1°C. Soil temperature increased only by 0.1°C. After 3 years of warming using 20 OTC (10 per páramo) in a randomized block design, we found no evidence that warming increased CO 2 emissions from soil respiration, nor did it increase decomposition rate, photosynthesis or productivity in the two páramos studied. However, total C and N in the soil and vegetation structure are slowly changing as result of warming and changes are site dependent. In Sumapaz, shrubs, and graminoids cover increased in response to warming while in Matarredonda we observed an increase in lichen cover. Whether this change in vegetation might influence the carbon sequestration potential of the páramo needs to be further evaluated. Our results suggest that páramos ecosystems can resist an increase in temperature with no significant alteration of ecosystem carbon balance related processes in the short term. However, the long-term effect of warming could depend on the vegetation changes and how these changes alter the microbial soil composition and soil processes. The differential response among páramos suggest that the response to warming could be highly dependent on the initial conditions and therefore we urgently need more warming experiments in páramos to understand how specific site characteristics will affect their response to warming and their role in global climate feedbacks.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تستضيف باراموس، وهي نظم بيئية استوائية في جبال الألب، واحدة من أكثر نباتات جبال الألب تنوعًا في العالم، وتمثل أكبر خزانات المياه في جبال الأنديز، وبعض أكبر تجمعات الكربون في التربة في جميع أنحاء العالم. من الأهمية العالمية فهم مستقبل هذا النظام البيئي الغني بالكربون في عالم أكثر دفئًا ودوره في التغذية المرتدة للمناخ العالمي. تقدم هذه الدراسة نتيجة أول تجربة للاحترار في الموقع في اثنين من البراموس الكولومبي باستخدام الغرف المفتوحة. قمنا بتقييم الاستجابة لارتفاع درجة حرارة العديد من العمليات المتعلقة بتوازن الكربون في النظام البيئي، بما في ذلك التحلل وتنفس التربة والتمثيل الضوئي وإنتاجية النبات والهيكل النباتي بعد 3 سنوات من الاحترار. وجدنا أن OTCs هي طريقة احترار فعالة في البارامو، حيث تزيد من متوسط درجة حرارة الهواء بمقدار 1.7 درجة مئوية ومتوسط درجة حرارة النهار بمقدار 3.4 درجة مئوية. كان الحد الأقصى للاختلافات في درجة حرارة الهواء بين OTC والتحكم 23.1 درجة مئوية. ارتفعت درجة حرارة التربة بمقدار 0.1 درجة مئوية فقط. بعد 3 سنوات من الاحترار باستخدام 20 OTC (10 لكل بارامو) في تصميم كتلة عشوائية، لم نجد أي دليل على أن الاحترار زاد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من تنفس التربة، كما أنه لم يزيد من معدل التحلل أو التمثيل الضوئي أو الإنتاجية في الباراموسين اللذين تمت دراستهما. ومع ذلك، فإن إجمالي C و N في التربة والهيكل النباتي يتغير ببطء نتيجة للاحترار والتغيرات تعتمد على الموقع. في سوماباز، زادت الشجيرات وغطاء الجرامينويد استجابة للاحترار بينما لاحظنا في ماتاريدوندا زيادة في غطاء الحزاز. ما إذا كان هذا التغيير في الغطاء النباتي قد يؤثر على إمكانات عزل الكربون في البرامو يحتاج إلى مزيد من التقييم. تشير نتائجنا إلى أن النظم الإيكولوجية لباراموس يمكن أن تقاوم الزيادة في درجة الحرارة دون أي تغيير كبير في العمليات المتعلقة بتوازن الكربون في النظام الإيكولوجي على المدى القصير. ومع ذلك، يمكن أن يعتمد التأثير طويل الأجل للاحترار على تغيرات الغطاء النباتي وكيف تغير هذه التغييرات تركيبة التربة الميكروبية وعمليات التربة. تشير الاستجابة التفاضلية بين البراموس إلى أن الاستجابة للاحترار يمكن أن تعتمد بشكل كبير على الظروف الأولية، وبالتالي نحن بحاجة ماسة إلى المزيد من تجارب الاحترار في البراموس لفهم كيف ستؤثر خصائص الموقع المحددة على استجابتها للاحترار ودورها في التغذية المرتدة للمناخ العالمي.Translated Description (French)
Les Páramos, écosystèmes alpins tropicaux, abritent l'une des flores alpines les plus diversifiées au monde, représentent les plus grands réservoirs d'eau des Andes et certains des plus grands réservoirs de carbone du sol au monde. Il est d'une importance mondiale de comprendre l'avenir de cet écosystème extrêmement riche en carbone dans un monde plus chaud et son rôle sur les rétroactions climatiques mondiales. Cette étude présente le résultat de la première expérience de réchauffement in situ dans deux páramos colombiens utilisant des chambres à ciel ouvert. Nous avons évalué la réponse au réchauffement de plusieurs processus liés au bilan carbone de l'écosystème, notamment la décomposition, la respiration du sol, la photosynthèse, la productivité des plantes et la structure de la végétation après 3 ans de réchauffement. Nous avons constaté que les OTC sont une méthode de réchauffement efficace dans le páramo, augmentant la température moyenne de l'air de 1,7 °C et la température moyenne diurne de 3,4 °C. Les différences maximales de température de l'air entre l'OTC et le contrôle étaient de 23,1 °C. La température du sol n'a augmenté que de 0,1 °C. Après 3 ans de réchauffement en utilisant 20 OTC (10 par páramo) dans un modèle de bloc randomisé, nous n'avons trouvé aucune preuve que le réchauffement augmentait les émissions de CO 2 de la respiration du sol, ni n'augmentait le taux de décomposition, la photosynthèse ou la productivité dans les deux páramos étudiés. Cependant, le C et l'N totaux dans la structure du sol et de la végétation changent lentement à la suite du réchauffement et les changements dépendent du site. À Sumapaz, la couverture d'arbustes et de graminoïdes a augmenté en réponse au réchauffement, tandis qu'à Matarredonda, nous avons observé une augmentation de la couverture de lichens. Il convient d'évaluer plus avant si ce changement de végétation pourrait influencer le potentiel de séquestration du carbone du páramo. Nos résultats suggèrent que les écosystèmes de páramos peuvent résister à une augmentation de la température sans altération significative des processus liés au bilan carbone de l'écosystème à court terme. Cependant, l'effet à long terme du réchauffement pourrait dépendre des changements de la végétation et de la façon dont ces changements modifient la composition microbienne du sol et les processus du sol. La réponse différentielle parmi les páramos suggère que la réponse au réchauffement pourrait être très dépendante des conditions initiales et que nous avons donc besoin de plus d'expériences de réchauffement dans les páramos pour comprendre comment les caractéristiques spécifiques du site affecteront leur réponse au réchauffement et leur rôle dans les rétroactions climatiques mondiales.Translated Description (Spanish)
Los páramos, ecosistemas alpinos tropicales, albergan una de las floras alpinas más diversas del mundo, representan los reservorios de agua más grandes de los Andes y algunas de las mayores reservas de carbono del suelo en todo el mundo. Es de importancia mundial comprender el futuro de este ecosistema extremadamente rico en carbono en un mundo más cálido y su papel en las retroalimentaciones climáticas globales. Este estudio presenta el resultado del primer experimento de calentamiento in situ en dos páramos colombianos utilizando cámaras abiertas. Evaluamos la respuesta al calentamiento de varios procesos relacionados con el equilibrio de carbono del ecosistema, incluida la descomposición, la respiración del suelo, la fotosíntesis, la productividad de las plantas y la estructura de la vegetación después de 3 años de calentamiento. Descubrimos que los OTC son un método de calentamiento eficiente en el páramo, aumentando la temperatura media del aire en 1.7 ° C y la temperatura media diurna en 3.4 ° C. Las diferencias máximas de temperatura del aire entre OTC y el control fueron de 23.1 ° C. La temperatura del suelo aumentó solo 0,1 °C. Después de 3 años de calentamiento usando 20 OTC (10 por páramo) en un diseño de bloque aleatorizado, no encontramos evidencia de que el calentamiento aumentara las emisiones de CO 2 de la respiración del suelo, ni aumentó la tasa de descomposición, la fotosíntesis o la productividad en los dos páramos estudiados. Sin embargo, el C y el N totales en la estructura del suelo y la vegetación están cambiando lentamente como resultado del calentamiento y los cambios dependen del sitio. En Sumapaz, la cobertura de arbustos y graminoides aumentó en respuesta al calentamiento, mientras que en Matarredonda observamos un aumento en la cobertura de líquenes. Es necesario evaluar más a fondo si este cambio en la vegetación podría influir en el potencial de secuestro de carbono del páramo. Nuestros resultados sugieren que los ecosistemas de páramos pueden resistir un aumento de la temperatura sin una alteración significativa de los procesos relacionados con el equilibrio de carbono del ecosistema en el corto plazo. Sin embargo, el efecto a largo plazo del calentamiento podría depender de los cambios en la vegetación y de cómo estos cambios alteran la composición microbiana del suelo y los procesos del suelo. La respuesta diferencial entre páramos sugiere que la respuesta al calentamiento podría depender en gran medida de las condiciones iniciales y, por lo tanto, necesitamos urgentemente más experimentos de calentamiento en páramos para comprender cómo las características específicas del sitio afectarán su respuesta al calentamiento y su papel en las retroalimentaciones climáticas globales.Files
pdf.pdf
Files
(8.8 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:ab2767bc9de29028f87a8dbfed8c03dc
|
8.8 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تشير الاستجابة التجانسية لثلاث سنوات من الاحترار التجريبي إلى مقاومة طبيعية جوهرية عالية في البراموس للاحترار على المدى القصير
- Translated title (French)
- La réponse homéostatique à trois ans de réchauffement expérimental suggère une résistance naturelle intrinsèque élevée au réchauffement à court terme dans les Páramos
- Translated title (Spanish)
- La respuesta homeostática a tres años de calentamiento experimental sugiere una alta resistencia natural intrínseca en los páramos al calentamiento a corto plazo
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3131035135
- DOI
- 10.3389/fevo.2021.615006
References
- https://openalex.org/W1485435880
- https://openalex.org/W1488616880
- https://openalex.org/W1496927006
- https://openalex.org/W1505543708
- https://openalex.org/W1565092356
- https://openalex.org/W1595046680
- https://openalex.org/W1819478958
- https://openalex.org/W1903751826
- https://openalex.org/W1948675721
- https://openalex.org/W1956066765
- https://openalex.org/W1969681527
- https://openalex.org/W1969764600
- https://openalex.org/W1974010259
- https://openalex.org/W1982518595
- https://openalex.org/W1984443451
- https://openalex.org/W1986790946
- https://openalex.org/W1987454117
- https://openalex.org/W1989949238
- https://openalex.org/W1996256080
- https://openalex.org/W2017559346
- https://openalex.org/W2022719300
- https://openalex.org/W2024279012
- https://openalex.org/W2027653679
- https://openalex.org/W2029709627
- https://openalex.org/W2034672914
- https://openalex.org/W2036599541
- https://openalex.org/W2042472055
- https://openalex.org/W2045078541
- https://openalex.org/W2048459134
- https://openalex.org/W2049207331
- https://openalex.org/W2051765981
- https://openalex.org/W2054089080
- https://openalex.org/W2054978300
- https://openalex.org/W2055111675
- https://openalex.org/W2058409265
- https://openalex.org/W2059921006
- https://openalex.org/W2061851202
- https://openalex.org/W2063150862
- https://openalex.org/W2065968126
- https://openalex.org/W2067595606
- https://openalex.org/W2071001337
- https://openalex.org/W2073087415
- https://openalex.org/W2075809877
- https://openalex.org/W2079069606
- https://openalex.org/W2083857556
- https://openalex.org/W2084744129
- https://openalex.org/W2089940084
- https://openalex.org/W2101770184
- https://openalex.org/W2103297144
- https://openalex.org/W2103450462
- https://openalex.org/W2104116626
- https://openalex.org/W2108110762
- https://openalex.org/W2108356966
- https://openalex.org/W2108812620
- https://openalex.org/W2109937711
- https://openalex.org/W2112993182
- https://openalex.org/W2115538225
- https://openalex.org/W2116146250
- https://openalex.org/W2120304424
- https://openalex.org/W2120900106
- https://openalex.org/W2127849277
- https://openalex.org/W2128149255
- https://openalex.org/W2130842296
- https://openalex.org/W2132326910
- https://openalex.org/W2135365058
- https://openalex.org/W2136009149
- https://openalex.org/W2137745363
- https://openalex.org/W2143639867
- https://openalex.org/W2148221439
- https://openalex.org/W2151239642
- https://openalex.org/W2156657148
- https://openalex.org/W2158149113
- https://openalex.org/W2161421344
- https://openalex.org/W2162348455
- https://openalex.org/W2167450434
- https://openalex.org/W2167746920
- https://openalex.org/W2170656610
- https://openalex.org/W2171580662
- https://openalex.org/W2190173930
- https://openalex.org/W2235697607
- https://openalex.org/W2241570241
- https://openalex.org/W2290014758
- https://openalex.org/W2347031733
- https://openalex.org/W2466085977
- https://openalex.org/W2466457758
- https://openalex.org/W2539084259
- https://openalex.org/W2552453639
- https://openalex.org/W2554000888
- https://openalex.org/W2554024477
- https://openalex.org/W2583125522
- https://openalex.org/W2591962488
- https://openalex.org/W2625448085
- https://openalex.org/W2685331020
- https://openalex.org/W2728001753
- https://openalex.org/W2745276294
- https://openalex.org/W2764054221
- https://openalex.org/W2783414106
- https://openalex.org/W2787978013
- https://openalex.org/W2901837648
- https://openalex.org/W2905011579
- https://openalex.org/W2936172129
- https://openalex.org/W2939419486
- https://openalex.org/W2943811934
- https://openalex.org/W2969773865
- https://openalex.org/W2981187554
- https://openalex.org/W2984356675
- https://openalex.org/W3015152914
- https://openalex.org/W3016891365
- https://openalex.org/W3018545469
- https://openalex.org/W3044502881
- https://openalex.org/W3048696433
- https://openalex.org/W3084014090
- https://openalex.org/W3088645601
- https://openalex.org/W4232389522
- https://openalex.org/W4232589727
- https://openalex.org/W4233935057
- https://openalex.org/W4250071819
- https://openalex.org/W4250826323
- https://openalex.org/W4375905910
- https://openalex.org/W8817166