• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Naturen
    Skogsjord släpper ut mer koldioxid än väntat under regnperioden

    Nuvarande kolcykelmodeller kan underskatta mängden koldioxid som frigörs från jorden under regnperioder i tempererade skogar som de som finns i nordöstra USA, enligt Penn State forskare. Kredit:Caitlin Hodges

    Nuvarande modeller för koldioxidcykler kan underskatta mängden koldioxid som släpps ut från jorden under regnperioder i tempererade skogar som de som finns i nordöstra USA, enligt forskare från Penn State.

    Trädrötter och mikrober använder syre för att omvandla organiskt kol i jorden till koldioxid (CO 2 ) för energi genom en process som kallas aerob andning. Denna utsläpp av CO 2 från jord till atmosfären representerar det största flödet av kol från terrestra ekosystem, vilket gör det till en nyckelkomponent i den globala koldioxidbudgeten. Aerob andning är den dominerande processen som bidrar till detta flöde, men forskarna fann att under våta förhållanden, anaerob andning – eller andning utan syre – bidrar också väsentligt till flödet.

    "I nuvarande modeller, mängder koldioxid och syre styrs av syreförbrukningen och produktionen av koldioxid genom aerob andning, sa Caitlin Hodges, doktorand vid Institutionen för ekosystemvetenskap och -hantering. "Det är vanligtvis ett en-till-en-förhållande mellan konsumtion och produktion. Men vi upptäckte att, speciellt på sommaren, det fanns en signifikant signal om anaerob andning orsakad av att rötterna hade ett högre krav på syre och konkurrerade ut mikroberna. Mikroberna måste sedan gå över till att använda anaerob andning."

    Ett riktmärke för att tolka jordprocesser som påverkas av koldioxid och syre i jorden är att beräkna den uppenbara andningskvoten (ARQ), som kombinerar koldioxid- och syrekoncentrationer till ett värde.

    "Om ARQ är lika med ett, det betyder att aerob andning är den kontrollerande processen, "sa Hodges." Om det finns en betydande avvikelse från en, då säger det oss att något annat är att kontrollera markgaskoncentrationerna."

    Forskarna studerade markandningen i en vattendelare i skiffer och en vattendelare i sandsten i Susquehanna Shale Hills Critical Zone Observatory som finansieras av National Science Foundation. De mätte markens koldioxid- och syrenivåer cirka åtta och 16 tum under jorden och strax ovanför berggrundslagret där jorden slutar.

    "Caitlin tolkade gas som tagits från marken ungefär som en polis tolkar alkometertestet av en berusad förare, sa Susan Brantley, framstående professor i geovetenskap och chef för Earth and Environmental Systems Institute (EESI) vid Penn State. "Gasens kemi som fastnat i jorden ger en bild av vad bakterierna gör."

    Teamet fann att ARQ ibland signalerade betydande anaerob andning av mikroberna. Under anaerob andning, mikroberna övergick från att använda syre till oxiderade metaller, som järn och mangan, för tillväxt.

    "När vi ser stora siffror i ARQ, det betyder att vi har mer koldioxid än vad syrehalten skulle föreslå, "sa Jason Kaye, professor i markbiogeokemi. "Hur kan det hända? Det kan hända eftersom CO 2 produceras utan syreförbrukning, och det är precis vad en anaerob process är. Det är vad dessa stora siffror betyder. Du ser mer koldioxid än du kan förvänta dig från aerob andning."

    Penn State-teamets forskning, redovisas i Soil Science Society of America Journal , är den första som använder ARQ för att hitta bevis på ett säsongsmönster av anaerob andning i tempererade skogar.

    Forskarna beräknade också den totala mängden koldioxid - 36 gram per kvadratmeter - som lämnar marksystemet varje år på grund av anaerob andning. De sa att den konservativa uppskattningen utgör 10% av all andning som görs av jordmikrober på deras forskningsplatser, vilket är ett stort antal eftersom forskare inte tror att dessa fuktiga tempererade skogar ger mycket anaerob andning.

    "Det förväntas att nordöstra USA kommer att ha ökad nederbörd med klimatförändringar, ", sa Hodges. "Vi förväntar oss att denna anaeroba andning kommer att bli en mer dominerande process i dessa skogssystem, och våra kolmodeller i marken tar ännu inte hänsyn till detta."

    Brantley sa att nya tillvägagångssätt som markgasprovtagning behövs för att förstå hur jordar kommer att reagera på förändrat klimat.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com