Världens kustnära ekosystem - områden som tidvattenmarker och mangroveskogar - har potential att lagra och avskilja stora mängder kol, gemensamt känd som blå kol.

Tidigare president Barack Obama 2014 gjorde forskning om förståelse av koldynamik i dessa kustekosystem en prioritet på grund av deras betydelse för den globala koldioxidcykeln.

Trots deras roll som potentiella sänkor - eller förråd - av kol, det är fortfarande oklart hur olika biofysiska processer påverkar koldynamiken i dessa ekosystem.

Med hjälp av medel från hans nyligen tilldelade National Science Foundation Faculty Early Career Development Award, University of Delaware's Rodrigo Vargas kommer att etablera ett utomhuslaboratorium vid St. Jones Reserve, som är en del av Delaware National Estuarine Research Reserve (DNERR) och en del av National Estuarine Research Reserves (NERR). Hans forskningsinsatser kommer att bidra till en bättre förståelse av vertikala och laterala kolflöden - mängden kol som utbyts mellan marken och atmosfären, och mängden kol som utbyts mellan land och kusthav - i tidvatten vid kusten.

Genom det prestigefyllda NSF Career Award, Vargas, docent vid Institutionen för växt- och markvetenskap vid UD:s college för jordbruk och naturresurser (CANR), kommer också att arbeta för att stärka minoritetsstudenter genom att integrera dem i forskning, utbildnings- och uppsökande verksamhet, och kommer att stärka det sociala kapitalet genom att stärka nätverket av studenter, vetenskapspersonal och forskare i saltkärr över Delaware och bortom.

Vertikala och laterala flöden

Vertikala kolflöden involverar mängden kol som går från marken till atmosfären eller från atmosfären till ekosystemet och kommer att uppskattas genom att mäta flöden av koldioxid (CO2) och metan (CH4), två viktiga växthusgaser.

"Nettoutbytet av koldioxid mellan atmosfären och landytan kallas nätekosystemutbytet, "Vargas sa." Om utbytet av ekosystem är negativt, det betyder att CO2 absorberas av ekosystemet. Om det är positivt, det betyder att CO2 släpps ut i atmosfären, och hur vi kvantifierar det är med virvelkovarians-tekniken som mäter utbyte av massa och energi mellan atmosfären och landytan. "

På denna specifika webbplats, forskarna mäter utbytet av CO2 och CH4 mellan ekosystemet och atmosfären med hjälp av det första virvelkovariansstornet som etablerades i delstaten Delaware sedan 2015. Etableringen av detta torn fick delvis stöd från bidrag Vargas fick från Delaware National Aeronautics and Space Administration Upprättat program för att stimulera konkurrenskraftig forskning (NASA-EPSCOR), Delaware Coastal Programs (DCP), och ett CANR -fröbidrag.

Tornet är en del av AmeriFlux -nätverket, ett konsortium av forskare som använder ett nätverk för att arbeta med virvelkovarians -tekniken, mäta flöden av CO2 och CH4 på flera platser i Amerika.

Förutom de vertikala flödena, Vargas förklarade att det också är viktigt att ta hänsyn till sidoflöden i saltmarker, också.

Eftersom de är belägna i övergången mellan land och hav-det terrestriska vattenlevande gränssnittet-är utmaningen för saltmyrar att deras biogeokemi också påverkas av tidvatten, som tar in materia och energi när de stiger. När tidvattnet drar sig tillbaka, de drar ut materia och energi, vilket gör det mycket utmanande att förstå koldioxidcykeln på dessa ekosystem.

"Nyligen genomförda studier har visat att det finns betydande lateral kolexport från dessa ekosystem mot kusthavet och det är något som vi också skulle vilja förstå, "sade Vargas." Det är en mycket stor utmaning och vi påbörjar studier med det övergripande målet att förstå hur olika biofysiska faktorer reglerar vertikala och laterala kolflöden i tidvattenkärror. "

Fjärrkameror

Webbplatsen är också utrustad med digitalkameror som kan ta automatiska bilder av ekosystemet för att studera växtfenologi. Växtfenologi informerar om växternas periodiska livscykler, till exempel blomning eller tidpunkten för utblåsning. Bilderna tas i färg och även i infrarött, vilket gör att forskarna kan se ekosystemets grönare. Den informationen används för att förstå ekosystemens koldynamik baserat på upprepad fotografering, kallas fjärranalys nära ytan.

"Du kan se grönhetsindexet för att kvantifiera hur grönt ekosystemet är och det nådde en topp i mitten av augusti i år, och sedan börjar du tappa den grönskan som en del av den årliga vegetationscykeln. Det är också en fantastisk möjlighet för medborgarvetenskap och uppsökande, sa Vargas.

Digitalkameran berättar inte bara för forskarna om webbplatsens grönare utan också om händelser som de annars inte hade kunnat undersöka, som när stora översvämningar inträffade 2015 och 2016.

"En översvämning orsakades av stormen av orkanen Joaquin, "Vargas sa." Med kamerorna, vi kunde övervaka hur hög och omfattande vattennivån var. 2016, vi hade en annan översvämning, men denna översvämning berodde inte på havstormar, det var på grund av en inre storm som förde vatten genom floden St. Jones och översvämmade vår webbplats. "

Alla bilder är tillgängliga online i realtid som en del av PhenoCam-nätverket för att förbättra transparens och datadelning bland det bredare vetenskapliga samfundet.

Utbildningskomponent

Vargas kommer också att använda priset för att ge åttonde klasselever-som vanligtvis lär sig om koldioxidcykeln genom sin klassplan-en chans att få en praktisk inlärningsupplevelse relaterad till kol.

Vargas planerar att arbeta med proffs vid DNREC och St. Jones Reserve, liksom med Amy Trauth-Nare, senior associerad chef för UD:s Professional and Continuing Studies, att utveckla en modul med hjälp av fenomendriven instruktion-eller platsbaserad instruktion, som att lära sig vid St. Jones Reserve - att specifikt ta upp ämnen om kol och energiutbyte i ekosystem.

Dessutom, Vargas vill skapa möjligheter för minoritetsstuderande som deltar i UD:s Associate in Arts Program (AAP), att främja akademisk framgång inom vetenskap, teknologi, teknik och matematik (STEM).

"En av de saker som jag har arbetat med sedan jag började på UD är att stärka underrepresenterade studenter, "Vargas sa." Genom att ge skolastiska möjligheter och förbättra socialt kapital, vi stärker nätverket av studenter, vetenskapsproffs och forskare i Delaware och utanför. Jag är latinamerikanska och latinamerikanska professorer är en minoritet vid UD, och latinamerikanska studenter är också en minoritet vid UD. Således, Jag har ett starkt engagemang för att stödja underrepresenterade grund- och forskarstuderande inom STEM -områden. Det är ett stort tryck på det här förslaget. "

Vargas kommer att arbeta med David Satran, chef för Associate in Arts Program, att anpassa möjligheterna för AAP -studenterna, och kommer att införliva sina nuvarande doktorander som mentorer för AAP -studenterna.