Fältexperiment spårar rotdynamik under kontroll och eCO2 betingelser. (A) BIFOR FACE-experimentanläggningen är belägen i mogen lövskog nära Stafford, Storbritannien, och innehåller tre eCO2 (röd) och tre kontroll (blå) "matriser". (B) Arrayer består av ställningar (grå) stödjande rör som bär eCO2 eller omgivande luft till skogens tak. Varje array har fyra installationsplatser för minirhizotron. (A-B) anpassad från Ref. (Hart et al., 2019). (C) Minirhizotron-ställen består av ett genomskinligt rör inbäddat vid 45 ° vinkel i jorden, täckt och förseglad när den inte används. (D) En kamera och ett belysningssystem (i) sätts in i vart och ett av dessa rör (ii) för att ta underjordiska bilder av in situ rotsystem runt rörets omkrets och längs dess längd. Avbildningssystemet är anslutet (iii) till en fältströmkälla och till en dator som kör programvara för realtidsbildinsamling (iv). (E) Illustration av data som erhållits från minirhizotroner; denna komposit består av många bilder sammanlänkade och inbäddade på ett cylindriskt grenrör i illustrativt syfte. Kredit:Science of The Total Environment (2022). DOI:10.1016/j.scitotenv.2022.158661
Ökad koldioxid i atmosfären gör att träd lägger mer resurser på att utveckla rotsystem under jord.
Detta flöde av extra kol under marken är ett viktigt, och ofta förbisett, sätt på vilket den naturliga världen kommer att reagera på pågående och framtida utsläpp av växthusgaser.
I en ny studie, ledd av universiteten i Birmingham, i Storbritannien och Bergen, i Norge, har forskare visat att atmosfärisk CO2 pumpas in i en mogen skog på nivåer som förutspås vara normen år 2050 kommer träd att producera fler och längre rötter.
Forskningen, publicerad i Science of the Total Environment , utfördes i Free-Air CO2 Anrikningsanläggning (FACE), som drivs av Birmingham Institute of Forest Research (BIFoR). Det kompletterar tidigare forskning som visar att samma träd kommer att öka sin fotosynteshastighet med upp till en tredjedel under förhöjd CO2 villkor.
BIFOR FACE är en "sci-fi"-skog, som representerar en tredjedel av världens största experiment som undersöker effekten av globala förändringar på naturen. Det bildar ett gigantiskt "ekosystem-o-scope" med systeranläggningar nära Sydney i Australien och Manaus i Amazonas. I var och en av dessa anläggningar, extra CO2 introduceras, vilket för luften till vad som förutspås vara normen globalt 2050. För att bibehålla skogens naturlighet, CO2 -rik luft tillsätts med en "osynlig gardin"-metoden utan tak eller väggar.
I studien samlade ett forskarlag tusentals bilder av små trädrötter, ibland mindre än en millimeter breda, samlade under två år i BIFOR FACE-skogen. Dessa bilder användes för att bygga en matematisk bild av födelsen, tillväxten och döden av rötter i en ekskog. Några bilder togs av rötterna på plats, med hjälp av en högupplöst kamera som skickades under skogsgolvet i en uppsättning långa Perspex-rör. Andra bilder var från rötter som mödosamt retats ur jordkärnor som extraherats från experimentet.
Professor Iain Johnston, som ledde studien från Birmingham och sedan Bergen, förklarade:"Det är uppenbarligen svårt att se dessa processer som pågår under marken. Men en kombination av innovativ ingenjörskonst och noggrant fält- och labbarbete från vårt team har hjälpt oss att tappa nya ljus på detta beteende – och på hur säkra vi kan vara i våra resultat."
Matematisk modellering och dataanalys av bilderna, utförd vid BIFoR och vid universitetet i Bergen, drog slutsatsen att fler och längre rötter dyker upp under träden som växer i atmosfären med hög koldioxidhalt.
Birmingham-forskaren Clare Ziegler representerade det sammansvetsade teamet av fyra kvinnliga forskare som utförde fältarbetet och den matematiska analysen:"Detta arbete representerar en hel del samarbete, från studentvolontärer till BIFOR:s ledningsgrupp. Forskarna upprepade denna samarbetsanda. , genom att använda våra individuella styrkor inom miljövetenskap, biovetenskap och matematisk modellering för att få en förståelse som var större än summan av dess delar, och som inte skulle ha varit möjlig med en enskild disciplin."
Resultaten stödjer andra bevis för att träd ger, och kan fortsätta att, ge begränsat skydd mot ökningar av koldioxid från fossila bränslen och därmed klimatförändringar, genom att absorbera och lagra kolet. Även om detta inte på något sätt är tillräckligt skydd för att väsentligt kompensera våra utsläpp.
Kollegan och forskaren Angeliki Kourmouli sa:"Vi brukar ta mark för given, men den utgör en avgörande del av många ekosystem och spelar en betydande roll för kollagring. Att förstå vad som händer under marken när skogen inte bara upplever ökad CO 2 , men också de ytterligare påfrestningarna av klimatförändringar som extremt väder, ger oss verkligen viktiga insikter om vad vi kan förvänta oss i framtiden."
Professor Rob MacKenzie, grundare av BIFOR, tillade:"Nu har vi hårda bevis för att det extra kolet delvis används för att hjälpa träden att utforska den näringsrika världen under dem. Jag är frestad att säga att rötterna leva länge och blomstra under den framtida atmosfären, men det kommer att ta fler år av noggrann observation för att vara säker på att så verkligen är fallet." + Utforska vidare
