Jackson School Assistant Professor Daniella Rempe (i vit hatt) och kollegor från Eel River Critical Zone Observatory och Ben Gurion University installerar specialiserade provtagningsportar för att samla upp vatten och gaser i sprickat berg. En borrigg används för att skapa ett diagonalt hål för att hysa hylsan på provtagare. Kredit:William E. Dietrich.
Berggrunden under våra fötter har ett rykte som en ogästvänlig plats. I kontrast, Det är känt att jorden kryllar av liv – från mikrober till växtrötter till insekter.
Detta perspektiv har gjort att marken är den viktigaste källan till koldioxid som produceras av skogar, kompaniet 2 är en naturlig biprodukt av livet i den. Men enligt en studie ledd av University of Texas i Austin, den rådande synen skrapar bara på ytan.
Studien fann att CO 2 kan även produceras djupare under jord i berggrundssprickor, och att denna källa kan stå för upp till 29 % av den dagliga genomsnittliga CO 2 släpps ut av landet, beroende på säsong.
Detta fynd betyder inte att landskap släpper ut mer CO 2 in i atmosfären, men det utmanar den konventionella visdomen om var CO 2 produceras. Det kan också bidra till att förbättra klimatförändringsmodellerna eftersom man förstår hur och var CO 2 produceras är en väsentlig del av att skapa korrekta prognoser.
Studien kopplade CO 2 produktion i berget till säsongsbetonat upptag av vatten av djupa trädrötter många meter under ytan, ett fynd som tyder på att trädrötter och de mikrobiella samhällena runt dem är källan till CO 2 —och att berggrundssprickor är en plats för liv att frodas på.
"Detta är ett paradigmskifte när det gäller var handlingen är, sa Daniella Rempe, en biträdande professor vid UT Jackson School of Geosciences som var medförfattare till studien. "Mark är kanske inte den enda nyckelaktören i skog."
Studien publicerades den 6 december i JGR Biogeosciences .
Jackson School doktorand Alison Tune, huvudförfattaren till studien, och Brandon Minton, en forskningsingenjörsforskare vid Jackson School, samla in prover av berggrund vid Eel River Critical Zone Observatory nära Elder Creek. Berggrundsproverna används för att karakterisera bergets egenskaper tvärs över sluttningen. Kredit:Daniella Rempe.
Alison Tune, en doktorand vid Jackson School, ledde forskningen. Andra medförfattare inkluderar Jackson School Professor Philip Bennett, Jia Wang, en doktorand vid University of Illinois Urbana-Champaign, och Jennifer Druhan, en biträdande professor vid University of Illinois Urbana-Champaign som spelade en nyckelroll i utformningen och genomförandet av forskningen.
Jord ligger inte ovanpå fast berggrund. Snarare, en övergångszon av sprucken och vittrad berggrund ligger mellan dessa två ytterligheter. Denna förändrade sten är notoriskt svår att ta prov på. Forskningen förlitade sig på ett specialiserat provtagningsverktyg begravt i en sluttning i norra Kalifornien, som sträckte sig från toppen av den brutna berggrunden till botten, cirka 44 fot.
Detta verktyg avslöjade snabbt att denna region var en aktiv plats för CO 2 produktion.
"Det finns en stor CO 2 källa under jorden, " sade Tune. "När vi först mätte [CO 2 ] koncentrationsprofiler på fältet var vi ganska glada över vad vi hittade."
Genom att analysera tusentals prover från 2017-2019, forskarna upptäckte att CO 2 stannade inte kvar. Under torrperioden, kompaniet 2 färdades i första hand upp i jorden där den släpptes ut i atmosfären. Under den våta årstiden, när grundvattnet steg upp för att fylla sprickorna, nästan 50 % av CO 2 löst i vattnet, som så småningom rinner ut i bäckar och floder.
Forskarna fann att detta löste CO 2 ökar stenvittringen, med så mycket som 80 % av det lösta kolet i grundvattnet som lämnar studieområdet kommer från den sprickade berggrunden. Detta fynd är betydande, Rempe sa, eftersom det är första gången forskare har kunnat peka ut var pågående stenvittring sker inom sluttningen.
Denna studie bygger på en växande kunskapsmassa som visar uppsprickad berggrund som en ekologiskt viktig region. Till exempel, i en studie från 2018, Rempe och samarbetspartners hittade bevis för bergfuktighet i brutna stenar som upprätthåller träd under torka.
Mark Torres, en biträdande professor vid Rice University som studerar hur kol cirkulerar genom miljöer, sa att forskningen är betydelsefull eftersom den kastar ljus över en del av landskapet som anses vara en "svart låda" mellan marken och grundvattnet.
"I det arbete jag gör, Jag brukar ösa upp flodvatten och jag måste sluta mig till vad som händer under en kulle, ", sa han. "Det som verkligen är imponerande med arbetet är hur de observerade saker som är otroligt svåra att se."
Forskarna planerar att undersöka sprucken berggrund på andra platser, inklusive en lokal forskningsplats vid Jackson Schools White Family Outdoor Learning Center, en 266 hektar stor tomt i Dripping Springs, Texas.
"Sprickad berggrund är verkligen vanligt i Texas, där jorden är riktigt tunn och det finns massor av djupa rotar, " Sa Tune. "Det kan vara en viktig del av kolcykeln i dessa ekosystem och det kan vara viktigt att förstå det när vi går framåt och när klimatet förändras över tiden."
