Att "samla damm" brukar inte anses vara en bra sak.

Men damm från så nära som Central Valley och så långt bort som Gobiöknen i Asien ger mer näringsämnen – särskilt kritisk fosfor – än vad man tidigare trott för att upprätthålla vegetationen i Sierra Nevada, ett team av forskare har hittat.

En ny studie som släpptes idag (28 mars) i tidskriften Naturkommunikation indikerar att det är viktigt att förstå hur damm hjälper växtligheten att frodas, särskilt mot bakgrund av det förändrade klimatet och intensifieringen av markanvändningen.

Det är välkänt att damm är en viktig källa till näringsämnen för mycket väderbitna och gamla landskap som ön Kauai, där intensiv kemisk vittring och urlakning har utarmat den underliggande berggrunden på livsuppehållande element, inklusive fosfor, kalium, kalcium och magnesium, UC Merced Professor Stephen Hart och hans medarbetare skrev.

På grund av den mestadels fosforfattiga granitberggrunden, Sierra Nevada anses vara ett fosforbegränsat ekosystem, men forskarna tror att deras resultat kommer att gälla för andra bergiga ekosystem runt om i världen och har konsekvenser för att förutsäga skogens reaktion på förändringar i klimat och markanvändning.

Näringsämnen tillförs vanligtvis växter när berggrunden omvandlas till jord. Näringsämnen, i hög grad, reglera fördelningen av liv över jordens yta, så att förstå den relativa betydelsen av olika näringskällor – inklusive berggrund och damm – är en grundläggande fråga inom ekologi, biogeokemi och geobiologi.

Men forskarna blev förvånade över att finna att dammet är viktigt även för att aktivt erodera, relativt unga bergsekosystem som Sierra Nevada. "Damm ger viktiga tillförsel av det växttillväxtbegränsande näringsämnet fosfor till västra Sierra Nevadas ekosystem, ", sa Hart. "Dessa dammtillförsel kan vara avgörande för att upprätthålla växtproduktiviteten i dessa geologiskt unga bergsmiljöer, och dammtillförseln kan öka när markanvändningen i Central Valley intensifieras och när klimatet värms upp i framtiden."

Ett tvärvetenskapligt och interinstitutionellt samarbete som involverar isotopgeokemister, en geomorfolog, ekosystemekologer och mikrobiella ekologer från UC Merced, University of Michigan, University of Wyoming och UC Riverside försökte kvantifiera vikten av transoceaniskt och regionalt damm som en näringskälla för Sierra Nevadas ekosystem.

Forskarna undersökte prover från fyra platser i Southern Sierra Critical Zone Observatory (SSCZO) i Sierra National Forest, från ca 1, 300 fot till 8, 800 fot höjder, och jämförde tillförseln av dammnäringsämnen med hastigheten för jordbildning baserat på moderna och tusenåriga jordförluster.

Forskargruppen studerar också mikrobiella "liftarer" som åker på dammpartiklarna.

"Jag tror att vi också kommer att kunna använda det mikrobiella DNA:t för att lokalisera var dammet kommer ifrån med en liknande eller högre trohet än att använda radiogena isotoper i dammet, sade Hart, som är med School of Natural Sciences och Sierra Nevada Research Institute.

UC Merced doktorand Nicholas Dove, som frivilligt var en del av projektet för erfarenheten av att arbeta med denna mångfaldiga grupp, sa att han fick i uppdrag att samla damm och hjälpa till att skriva tidningen genom att ge kommentarer och kritik.

"Att skörda damm för vetenskapliga ändamål är förvånansvärt rudimentärt. Vi använder många hushållsartiklar:Trästolpar håller upp buntar fyllda med kulor, och dammet lägger sig i marmormatrisen, " förklarade han. "Vi samlar detta damm genom att "tvätta" kulorna med sterilt vatten. Vattnet filtreras och, voila, du har ditt damm."

Doves avhandling är fokuserad på effekterna av brandbekämpning och förändrade skogsbränder på mikrobiella samhällen och biogeokemiska processer i blandbarrträdsskogar i Sierra Nevada, men han hoppade på chansen för mer arbete i SSCZO.

"Att arbeta i SSCZO har gjort det möjligt för mig att träffa och arbeta med andra forskare utanför från hela landet, " han sa.

SSCZO, ledd av UC Merced Professor Roger Bales, är en del av ett nätverk av 10 observatorier för kritiska zoner som upprättats av National Science Foundation, och är ett samarbete med Pacific Southwest Research Station of the Forest Service.

"CZO-nätverket skapades för att utföra forskning som denna, som integrerar fysiska, geokemiska och biologiska mätningar från underytan genom landytan, ger oss en oöverträffad prediktiv förmåga att förbättra förvaltningen av dessa snabbt föränderliga skogslandskap, sa Bales.

"Denna forskning visar att transporten av damm i atmosfären är viktig för den ekologiska hälsan på många delar av vår planet, sade Richard Yuretich, programdirektör för NSF:s Critical Zone Observatory Network. "Komplexa cykler och återkopplingar reglerar förhållanden på jordens yta. Den här studien lägger till en betydande del till vår kunskap om hur jorden fungerar och vad vi kan göra för att den ska fungera korrekt."

De Naturkommunikation papper kallas "Stamm överstiger berggrunden i näringstillförsel till bergsskogens ekosystem."