Teadlased uurisid Islandi geotermaalselt soojendatud rohumaadel, kuidas lühiajaline (5–8 aastat) ja pikaajaline (üle 50 aasta) soojenemine mõjutavad ökosüsteeme. Nad kasutasid selleks andmeid enam kui 120 organismi või koosluse tunnuse ja protsessi kohta.

Võrreldes samu tunnuseid lühiajaliselt ja pikka aega soojendatud rohumaadel selgus, et ökosüsteem mitte ei kohane kõrgema temperatuuriga, vaid läheb üle uude tasakaaluseisundisse. Paraku vähenes uues tasakaaluseisundis taimekoosluse mitmekesisus ja biomass, samuti vähenes oluliselt süsinikuvaru mullas.

"Umbes kolm neljandikku uuritud tunnustest ja protsessidest erinesid oma reageeringu poolest oluliselt rohumaade vahel. Seega saame järeldada, et kui kasutada tulevikku prognoosides ainult lühiajalisi mõõtmisi, hinnatakse pikaajalises skaalas soojenemise mõju ökosüsteemidele valesti, ning viga on suurem kui 100 protsenti", selgitab ETH Zürichi (teadusele, tehnoloogiale, matemaatikale ja juhtimisele keskenduv ülikool Zürichis) vanemteadur ja uuringu juht Tom W. N. Walker.

Ökosüsteemid koosnevad taimedest, loomadest ja mikroorganismidest, kes elavad ühes piirkonnas ning suhtlevad nii omavahel kui ka eluta loodusega. Häirimiseta püsivad ökosüsteemid dünaamilises tasakaalus, mis tähendab, et tingimuste muutudes võib tasakaal nihkuda. Ka kliimasoojenemisele võib iga organismirühm reageerida erinevalt, mistõttu on kogu ökosüsteemi reageeringut globaalsele soojenemisele väga raske prognoosida.

Uuringus osalenud Tartu Ülikooli ökoloogia ja maateaduste instituudi teadlane Ivika Ostonen rõhutas, et just ökosüsteemide maa-alused tunnused muutuvad lühiajalisel soojendamisel oluliselt, sest lühikest aega soojemal mullal kasvanud taimejuurte, seente ja bakterite mullas olev biomass vähenes mullatemperatuuri tõusuga oluliselt ning muutusid ka mulla mikroobikooslused. Küll aga stabiliseerus 5–8 aastaga mulla süsinikuvaru, olles väiksem nii lühiajaliselt kui pikaajaliselt soojendatud mullas.

Juulikuus on tavapärane subarktiliste rohumaade mullatemperatuur 11–12 kraadi, kuid geotermaalsetel soojendades võib see tõusta kuni 20 kraadini. Teadlasi huvitavad ennekõike sellised paigad, kus mullatemperatuur on soojendamata aladega võrreldes +1, +3, +5 ja +10 kraadi kõrgem.

Enamik kliimasoojenemise mõju ökosüsteemidele ja sealsetele organismidele matkivad katsed kirjeldavad tihti vaid ühe või mõne organismi või organismirühma reaktsiooni, kuid ei hõlma organismirühmade koostoimimist. Lisaks sellele toimuvad kliimasoojenemist simuleerivad eksperimendid suhteliselt lühikese aja jooksul, maksimaalselt viis kuni viieteist aastat.

"Veel vähem on eksperimente, kus kliimasoojenemist simuleeritakse ökosüsteemi suremispiirini, seetõttu on meie teadmised pöördumatutele muutustele viitavate piirväärtuste osas eriti puudulikud", sõnas Ivika Ostonen.

Pikaajalisi ja ka ekstreemsete tingimustega teadusuuringuid ei toeta otseselt ükski rahastamismeede, sest sellised eksperimendid on aja- ja ressursimahukad.

Islandil uuritud rohumaad on seismiliselt aktiivses piirkonnas. Osa neist kasvab geotermaalselt soojendatud vulkaanilisel mullal juba rohkem kui 50 aastat, osa sattus aga soojematesse tingimustesse 2008. aastal toimunud maavärina tagajärjel, misjärel tõusis mullatemperatuur seni külmadel rohumaadel kas vähem või rohkem ning tekkisid uued mullatemperatuuri gradiendid. Selline looduslik maailmas unikaalne eksperiment (forhot.is) võimaldab nüüd teadlastel uurida ökosüsteeme komplekselt.

Lisaks juba selgunud kliimamuutuse mõjule kavatsevad teadlased samadel rohumaadel rakendada uue põlvkonna tehnoloogiaid. Nendeks on masinõpe ja tehisintellekt (kratti). Seda selleks, et sillutada andmete kogumisel ja analüüsimisel teed uuele lähenemisele ökoloogias ja keskkonnateadustes. Hea alguse sellele loob käesoleval aastal alanud projekt FutureArctic, mida toetab Euroopa Liidu teadusuuringute ja innovatsiooni raamprogramm H2020 (MSCA-ITN). Tartu Ülikoolist osaleb selles Ivika Ostoneni juhitav töörühm.

FutureArctic projektis teevad koostööd kaheksa ülikooli ja neli tehnoloogiaettevõtet. Nende kõigi eesmärk on üheskoos koolitada uus põlvkond teadlasi, kes viiksid ökosüsteemide uuringud uuele tasemele, kaasates nutilahendusi, masinõppe ja krati.

Tartu Ülikooli doktorant ja nooremteadur Biplabi Bhattarai keskendub oma töös soojenemise mõju analüüsimisele subarktiliste taimekoosluste juurtele ning nendega seotud mikroobikooslustele ehk risobioomile, mille analüüse juhendab mikrobioloogia vanemteadur Marika Truu. Kuna juureuuringud on ökosüsteemiuuringutest ühed aeganõudvamad, siis püütakse koostöös ettevõttega Vienna Scientific Instruments nutikate tehnoloogiliste lahenduste abil osa juureuuringutest automatiseerida.