Bland ekologer, kol får all ära. Forskare undersöker dess kritiska roll för växttillväxt och förfall, de kartlägger dess bidrag till växthusgaser, och de mäter dess avskiljning på jorden, hav, och himlen.

Ofta förbises i all denna forskning är det ödmjuka elementet kisel, eller "kiseldioxid, "som det kallas när det finns i naturen. Om ekologer (eller biologer eller biogeokemister) alls tänker på kiseldioxid, de betraktar det som en lite spelare, en ho-hum-komponent av stenar och sand.

"Silica får ingen kärlek, "säger Wally Fulweiler, en professor vid Boston University i jord och miljö, och biologi. "Och det borde."

Fulweiler konstaterar att kiseldioxid är en nyckelspelare i kärr- och havsekosystem. I synnerhet, det bildar kiselalgernas yttre skal, mikroskopiska organismer som fungerar som lagringskärl för djuphav för koldioxid. "Över en mångårig skala, kiselalger är viktiga för att reglera vårt globala klimat, "säger Fulweiler." Så om du är en oceanograf, du älskar kiseldioxid. Men om du är, säga, en skogsekolog, du tänker nog inte mycket på kiseldioxid, och du tänker definitivt inte mycket på hur mänskliga aktiviteter har förändrat kiseldioxidcykeln. "

Biologen Tim Maguire studerade sockerlönnens fina rötter, för att förstå hur klimatförändringar kan påverka kiseldioxidupptag. Men nyligen Tim Maguire, en doktorand i biologi i Fulweilers laboratorium, har ökat för att ge kiseldioxid sin skyldighet. Maguire (GRS'17) försöker förstå hur klimatförändringar kan påverka kiseldioxidens "livscykel, "när elementet rör sig från stenar till grundvatten, sedan genom växter till floder och hav.

Forskare vet att träd spelar en viktig roll som "kiseldioxidpumpar" - suger upp kisel från grundvatten, omvandla den till en biologiskt tillgänglig form, och antingen lagra den eller skjuta den tillbaka till ekosystemet i en mer biologiskt användbar form - men få har kvantifierat denna effekt. Maguires senaste arbete, finansieras av Alfred P. Sloan Foundation och publiceras i Journal of Geophysical Research:Biogeosciences i mars 2017, fann att träd, åtminstone sockerlönnar, kan ha mycket större pumpkraft än förväntat, och kan också påverkas djupare av klimatförändringarna eftersom varmare vintrar skadar deras sårbara rötter.

"Detta är en av de första artiklarna som visar ett direkt samband mellan hur vi förändrar ett klimat och vad det kan betyda för tillgängligheten av kiseldioxid och förbindelserna mellan land och hav, säger Fulweiler, en medförfattare på pappret. "Detta är ännu ett sätt att vi stör något som vi inte ens har börjat förstå."

Vinterens lufttemperatur i nordöstra USA har stadigt ökat i årtionden, och nu i genomsnitt cirka 2,5 grader Fahrenheit varmare än på 1950 -talet, enligt United States Forest Service. "Detta har resulterat i mycket mindre snö än det brukade vara, "säger Pamela Templer, en BU -professor i biologi och medförfattare på Maguires papper. "Det finns nu ungefär 20 färre dagar om året när snö täcker marken, och snöpaket blir tunnare och också mindre förutsägbart. "För att mäta effekterna av denna uppvärmningstrend på tempererade New England -skogar, från 2008 till 2012 körde Templer ett experiment som finansierades av Andrew W. Mellon Foundation och USDA Northeastern States Research Cooperative vid Hubbard Brook Experimental Forest i New Hampshire, ta bort snötäcket från fyra skogsområden för att simulera senare snöfall och mindre snö, och mäta effekterna på växter och träd. Templer hittades, bland annat, det snötäcket, något kontraintuitivt, fungerar som en isolerande filt, skyddar trädrötterna från att frysa.

"Vi hittade många negativa effekter där du tar bort snö; du fryser marken, och det skadar träden, "säger Templer. Men hon tänkte aldrig på att titta på kiseldioxid förrän Maguire närmade sig henne, fråga om hon hade några prover kvar från Hubbard Brook. Eftersom kiseldioxid inte har något gasformigt tillstånd, det förblir intakt i lagrade prover. "Så vi gick in i våra arkiv och vi fick ut några rötter, och sedan bearbetade han dem för kiseldioxiden, säger Templer.

Maguire undersökte rötterna av sockerlönnar, som är känsliga för frysning eftersom de växer relativt nära ytan. Han testade specifikt de fina rötterna, de tunna, trådiga rankor som absorberar vatten och näringsämnen från jorden. Hans första överraskande fynd:de fina rötterna i ett sockerlönn utgör bara cirka 4 procent av trädets biomassa, men innehåller hela 29 procent av kiseldioxiden. Och när den skadas av frysning, mängden kiseldioxid i de fina rötterna sjönk med häpnadsväckande 28 procent.

Detta kan vara dåligt för enskilda träd, där kiseldioxid spelar flera viktiga roller, som att ge struktur till löv, skydd mot skadliga svampar, och - Maguire misstänker - härda små rötter så att de kan tränga igenom stenig New England -jord. Men de ekologiska konsekvenserna nedströms kan bli ännu djupare. Om denna procentsats gäller för alla lönnträd i en genomsnittlig skog, Maguire beräknat, då frysning av rötterna kan minska kiseldioxidupptagningen avsevärt, cirka 31 procent av kiseldioxiden pumpas regelbundet ut ur tempererade skogar i floder, sjöar, och bäckar.

"Många gånger, när du gör den här typen av studier, du får ett statistiskt resultat som inte är så mycket i den verkliga världen, "säger Maguire." Så är inte fallet här. "Vad dessa fynd betyder för New England -ekosystemet - eller något ekosystem, för den delen - är fortfarande i stort sett okänd, vad Maguire och hans kollegor skriver upp till de "kryptiska konsekvenserna" av klimatförändringarna.

"Ingen av oss tror att vi plötsligt ska stoppa hela kiseldioxidpumpen, "säger Templer." Men det tyder på att med ett mindre snöpack och mer jordfrysning, vi kan se en betydande förändring av hur mycket kiseldioxid som kommer in i vattenlevande ekosystem, säkert genom växter. "

"Det öppnar en dörr, "säger Maguire om forskningen, visar ett oväntat, potentiellt massiv inverkan på ekosystem som förblir i stort sett ostudierade. "Allt vi vet säkert, säger Maguire, "är att om uppvärmningen fortsätter, något kommer att vara annorlunda. "