De 30 de ani, oamenii de știință urmăresc să respire o mlaștină de sare din centrul Maryland. Adică au studiat modul în care un ecosistem din Golful Chesapeake atrage dioxidul de carbon din atmosferă, stochează o parte din carbon subteran și eliberează o parte din acesta în aer sub formă de gaz metan.
De-a lungul modului în care au manipulat mediul pentru a imita o lume viitoare cu mai mult dioxid de carbon atmosferic (CO 2 ), gazul cu efect de seră cel mai responsabil de încălzirea globală, nivelul mai mare al mării și mai mulți nutrienți din apa de la scurgerea poluată. Când sezonul de creștere începe în primăvara acestui an, vor explora încă o piesă a puzzle-ului, în speranța de a obține o imagine mai clară despre ceea ce ține viitorul. Ei vor să știe ce se întâmplă cu mlaștina când temperatura crește.
„Am crescut CO 2 în această mlaștină de 30 de ani, dar [ridicat] CO 2 vine cu încălzire”, spune Pat Megonigal, cercetătorul principal al noului studiu din zona Wetland Global Research Research din Smithsonian Environmental Research Center (SERC) . „Aerul încălzit se traduce în timp în sol. Ne apucăm să atacăm partea aia. ”
În calitate de director adjunct la Centrul de Cercetare a Mediului, Megonigal supraveghează acest site în care zeci de oameni de știință efectuează experimente. Aici mlaștina este plină cu parcele de încercare care arată ca niște încăperi de plastic limpezi construite peste petele de stuf și ierburi. Amprentele din plastic pun în evidență un peisaj împletit de trotuare, cabluri și furtunuri. Aici și acolo, trotuarele sunt punctate de cutii de lemn care adăpostesc diferitele posturi de control.
Cercetătorii precum Megonigal studiază schimbările climatice în această mlaștină de 125 de acri într-o zonă nedezvoltată a râului Rhode de mai bine de trei decenii. Ceea ce au învățat are implicații importante, nu numai pentru viitorul zonelor umede, ci și pentru schimbările climatice iminente, deoarece pierderea zonelor umede precum mlaștinile și mlaștinile ar putea elibera milioane de tone de dioxid de carbon în atmosferă.
În ciuda ocupării a doar patru până la șase la sută din suprafața terestră a Pământului, zonele umede precum mlaștinile, mlaștinile și pădurile de mangrove dețin un sfert din tot carbonul depozitat în solul Pământului.
Toate plantele preiau dioxidul de carbon din atmosferă și transformă carbonul în frunze, tulpini și rădăcini. Dar carbonul este eliberat înapoi în atmosferă când bacteriile din sol descompun frunzele căzute și alte materiale vegetale moarte.
Într-o zonă umedă, însă, o inundare frecventă cu apă privește bacteriile iubitoare de oxigen de oxigen și le încetinește. Materialele vegetale moarte nu se degradează la fel de repede ca într-un mediu mai uscat, astfel încât se acumulează, se compactează și se transformă în turbă bogată în carbon. În acest fel, stocarea carbonului amortizează atmosfera de la creșterea dioxidului de carbon.
Dar există o latură mai întunecată a poveștii. Condițiile umede sunt umede pentru fermentare, care produce metan, un alt gaz cu efect de seră pe bază de carbon, care este de 25 până la 45 de ori mai puternic decât dioxidul de carbon. De fapt, zonele umede constituie cea mai mare sursă unică de metan, producând aproximativ 22% din totalul emisiilor globale de metan.
În decembrie 2015, liderii din 195 de țări au încheiat un acord la Paris, limitând încălzirea globală la cel mult 2 grade Celsius (3, 6 grade Fahrenheit) peste nivelurile preindustriale. În plus, s-au angajat să urmărească metode care să reducă acest număr la 2, 7 grade Fahrenheit peste nivelurile preindustriale.
În medie pe tot globul, temperaturile au crescut deja cu 1, 4 grade F în ultimii 120 de ani, astfel încât realizarea unor astfel de obiective ambițioase va necesita o reducere rapidă a emisiilor globale de gaze cu efect de seră, lucru care nu poate fi monitorizat fără o contabilizare rezonabilă a echilibrului. între emisiile de carbon și stocarea carbonului în întreaga lume. Pentru asta, liderii globali trebuie să înțeleagă ce se întâmplă în zonele umede.
„Nimic nu poate fi luat de pe masă”, spune Virginia Burkett , om de știință principal pentru schimbarea climei și a utilizării terenurilor la Studiul Geologic al SUA. „Toate sistemele vor trebui evaluate în funcție de capacitatea lor de a stoca carbon, nu doar de emisii. Secventarea carbonului și modul în care oamenii pot îmbunătăți capacitatea sistemelor precum zonele umede de a păstra carbon sunt, de asemenea, esențiale pentru a înțelege, pentru a face aceste reduceri extraordinare care sunt proiectate și așteptate și angajate de comunitatea internațională. "
Cercetătorii precum Pat Megonigal (stânga) studiază schimbările climatice în această mlaștină de 125 de acri într-o zonă nedezvoltată a râului Rhode de mai bine de trei decenii. (Smithsonian Environmental Research Center) Însă factorizarea ecosistemelor naturale în ecuație nu va fi însă ușoară.
Cât de multe zone umede de carbon preiau, cât de multe se eliberează, cât de repede se acumulează solul și dacă zonele umede de mare vor păstra ritmul sau vor fi înghițite de mările în creștere, sunt toți factorii care se împletesc între ei și depind de o varietate de influențe.
La fel ca remorcarea unei linii într-o pânză încâlcită de frânghii, pe măsură ce o buclă se desface, alta se strânge, schimbând forma întregului pachet. Într-o mlaștină, temperatura, salinitatea, dioxidul de carbon și poluarea care circulă pe uscat se schimbă în același timp. De-a lungul anilor, oamenii de știință s-au ocupat de nod, dezvăluind complexitățile, dar sunt mult mai multe de înțeles.
Pe măsură ce experimentul de încălzire a solului lui Megonigal va începe în această primăvară , el va calca caldura din partea de sus a plantelor până la fundul zonei de rădăcini, la patru metri și jumătate sub suprafață.
Până în primăvară, echipa sa va adăuga 30 de noi parcele de testare în colțul lor de mlaștină. Folosind o bancă de lămpi de căldură cu infraroșu și o rețea de cabluri electrice scufundate în sol, Megonigal va ridica temperatura din parcelele sale în mod constant. Creșterea va varia de la 0 grade până la 7, 2 grade Fahrenheit deasupra mediului înconjurător, aproximând cele mai calde condiții prevăzute pentru anul 2100 dacă nu s-ar face nimic pentru a reduce schimbările climatice.
Scopul său principal este să înțeleagă factorii care influențează descompunerea și acumularea de materii vegetale moarte în mlaștina sărată. Dacă solul turba se construiește suficient de repede, poate fi capabil să țină pasul cu creșterea nivelului mării. Dacă nu, mlaștina se poate îneca pur și simplu.
Întrebarea este un pic de unghii pentru comunitățile care depind de mlaștini, care oferă terenuri de pepinieră pentru pești importanți comerciali, și tamponează terenurile slab situate din valuri de furtună și valuri de bătaie.
Site-ul de teren, unde zeci de oameni de știință desfășoară experimente este punctat cu contraptii din plastic și traversat de trotuare, cabluri și furtunuri. (Cutlip Kimbra) Conform miezurilor de sol, mlaștina de sare de la Centrul de Cercetare a Mediului a supraviețuit timp de 4.000 de ani. În acest timp, Golful Chesapeake a crescut 15 metri, iar mlaștina s-a ridicat constant pentru a păstra ritmul.
Multe zone umede din întreaga lume au procedat la fel. Dar clima se schimbă și nivelul mării crește mai repede ca niciodată. În plus, poluarea a schimbat chimia apei și speciile de plante și animale recent introduse pot modifica aspecte importante ale modului în care funcționează ecosistemul. Chiar și cantitatea de spălare de sedimente în zonele umede s-a schimbat rapid odată cu dezvoltarea umană pe uscat.
Megonigal anticipează că căldura adăugată va revigora microbii sub pământ, crescând ritmul în care rădăcinile și alte materii organice se descompun. Dacă da, ar putea prezina scufundarea lentă a mlaștinii și eliberarea de mai mult metan în atmosferă. Atunci din nou, poate nu.
Poate că microbii mai lente vor începe să domine ”, spune Stephen Long, profesor de știință a culturii și biologie a plantelor la Universitatea din Illinois și redactor șef al revistei Global Change . Sau combinația de încălzire și adaos de dioxid de carbon va determina plantele să crească mai repede decât pot decada, ambele putând ridica nivelul mlaștinii. „Devine foarte dificil de a prezice cu certitudine ce se va întâmpla, motiv pentru care un experiment ca acesta este atât de important”, spune el.
Long este printre numeroșii cercetători care au efectuat experimente pe locul mlaștinului Smithsonian. El spune că însăși gândul de a face acest tip de muncă în mediul natural a fost revoluționar când a fost creat primul experiment în urmă cu 30 de ani. Există atât de mulți factori care trebuie să fie controlați sau contabilizați în natură încât mulți din comunitatea științifică au crezut că nu se poate realiza.
Bert Drake, un ecolog de plante și un om de știință emerit la Centrul de Cercetare a Mediului, este omul care le-a dovedit greșit în 1985.
Creșterea unei plante se corelează cu cantitatea de carbon pe care o ia, iar Drake a conceput inițial un experiment elegant pentru a monitoriza creșterea în mlaștină. „Am spus bine, în loc să mergem acolo și să măsurăm toate plantele, vom măsura doar fluxul de CO2”, spune el. „Oamenii care au analizat propunerea noastră au crezut că ne extindem cu mult dincolo de ceea ce credeau că este posibil în laborator în domeniu.”
Bert Drake, un ecolog de plante și om de știință senior emerit la Centrul de Cercetare a Mediului, a conceput un experiment elegant pentru a monitoriza creșterea în mlaștină. (Smithsonian Environmental Research Center) Drake a conceput o serie de camere cilindrice cu fund deschis, pentru a fi plasate peste petele de mlaștină. În jur de trei metri în diametru, aveau un cadru octogonal de țeavă de aluminiu, cu pereți de plastic limpezi și un vârf deschis, astfel încât să nu capteze căldura ca o seră. Apoi a turnat dioxid de carbon în camere, ridicând nivelul la ceea ce era de așteptat 100 de ani în viitor.
„Am putea monitoriza concentrația de CO 2 care intră în camere, și CO 2 în interior, și CO 2 ieșind”, spune el. Rezultatele imediate au arătat că sedjele din camerele lui Drake au crescut cu o vigoare suplimentară, ușor absorbind dioxidul de carbon suplimentar, în timp ce iarbele nu s-au schimbat. Modelul se potrivea cu ceea ce oamenii de știință văzuseră în laborator și dovedeau că metoda lui funcționează. Gestionase cu succes un studiu controlat într-un mediu altfel incontrolabil. Drake putea acum să aibă încredere în alte observații despre modul în care plantele foloseau apa și nutrienții și să interacționeze cu mediul lor îmbogățit cu dioxid de carbon. „Cu un astfel de demers, am putea măsura câștigul net în carbon sau pierdere și o putem face în corelație cu temperatura, precipitațiile, lumina soarelui, îl numiți.”
Ca o demonstrație că un experiment de acest fel a fost posibil, Drake nu se aștepta niciodată ca proiectul său să devină temelia unui site de teren care să dureze trei decenii și să inspire o muncă similară în alte medii din întreaga lume. Acum este cel mai lung studiu de teren care a funcționat vreodată cu privire la efectele creșterii dioxidului de carbon asupra unei comunități vegetale și încă se desfășoară.
„În timp ce l-am studiat, dioxidul de carbon din atmosferă a apărut ceva de genul 13 sau 14 la sută”, spune Drake. „Nivelul mării s-a ridicat la 10 sau 15 cm (4 până la 6 inci)”. Mai mult, el și zeci de cercetători care au efectuat acum experimente pe șantier au putut observa mlaștina printr-o gamă completă de condiții de mediu., de la ani umedi la uscat, de la ani mai calzi la ani mai reci, sezoane lungi de creștere și scurte.
„A avea un studiu continuu atât de lung ne oferă într-adevăr cantități uriașe de informații pe care pur și simplu nu le putem obține în niciun alt mod”, spune Long. „[Drake] a preluat ceva complet nou când l-a creat. A fost un lucru foarte îndrăzneț de făcut și a reușit. ”
Una dintre primele descoperiri ale lui Drake a fost că creșterea dioxidului de carbon pe mlaștină a dus la creșterea emisiilor de gaz metan. De asemenea, au învățat că plantele de sedge nu au depășit iarbele, în ciuda capacității lor de a crește mai repede într-un mediu ridicat de dioxid de carbon.
Fiecare descoperire a dus la mai multe întrebări, iar site-ul de câmp a crescut exponențial. Oamenii de știință precum Megonigal care au urmat Drake, și-au îmbunătățit designul, au schimbat rame de aluminiu sudate pentru PVC, au lărgit camerele și au adăugat mai multe pentru studii suplimentare. Pe parcurs, noi experimente s-au adâncit în interacțiuni complexe în ecosistem.
Creșterea unei plante se corelează cu cantitatea de carbon pe care o ia, iar Bert Drake (verificarea măsurătorilor) a conceput inițial un experiment elegant pentru a monitoriza creșterea în mlaștină. (Smithsonian Environmental Research Center) Când oamenii de știință au crescut azotul în sol pentru a simula scurgerea crescândă din pământ, au descoperit că nu toate plantele au reacționat la fel, iar răspunsurile lor s-au schimbat în funcție de dioxidul de carbon și de apa disponibilă. Cu un pas la un moment dat, au făcut parte de interacțiuni importante, căutând o fereastră despre cum ar putea arăta mlaștina în următorii 100 de ani.
În 2015, Megonigal a publicat un studiu în care el și colegii săi au supus plantele la diferite niveluri ale apei pentru a vedea cum vor reacționa la creșterea nivelului mării. „Ne-am așteptat ca, pe măsură ce mlaștina începe să scufunde, ar trebui să fie capabil să păstreze mai mult carbon și să poată ține pasul cu creșterea nivelului mării”, spune Megonigal. Gândirea lor a fost că inundarea mai frecventă cu apă va menține nivelul de oxigen scăzut în stratul superior al solului. Aceasta ar încetini microbii care descompun rădăcinile plantelor moarte și ar permite acumularea mai multă sol.
Dar nu asta s-a întâmplat. Ca micii snorkels pentru microbi, rădăcinile transportă oxigenul din aer în sol, ceea ce înseamnă că nu contează cu adevărat cât timp petrece solul sub apă. Ceea ce contează este cât de multe rădăcini furnizează oxigen microbilor. Megonigal a descoperit că, cu cât aveți mai multe rădăcini, cu atât apare o mai mare descompunere.
„Modul în care descompunerea este reprezentată în modele nu abordează influența plantelor”, spune Megonigal. „Deci, în mare parte, modelele noastre sunt greșite, cel puțin pe baza acestui studiu. Trebuie să ne concentrăm pe combinarea acestor lucruri, deoarece interacțiunile lor vor fi cu adevărat importante pentru înțelegerea schimbărilor climatice. ”
Pentru factorii de decizie, înțelegerea combinației de factori care influențează supraviețuirea zonelor umede înseamnă mai mult decât să știe pur și simplu ce se va întâmpla. Gestionarea activă a terenurilor va fi o parte crucială a strategiilor unor țări pentru a păstra un capac în ceea ce privește încălzirea globală.
Potrivit Burkett din Sondajul Geologic al SUA, acesta nu ar putea fi mai urgent. „[Zonele umede] emit în mod natural metan, dar stochează și miliarde de tone de carbon, iar modul în care sunt gestionate influențează ratele de sechestrare și eliberare de carbon.”
Menținerea sau restaurarea hidrologiei naturale în zonele umede poate crește capacitatea lor de a păstra carbon, în timp ce transformarea lor în agricultură sau în iazuri de creveți poate elibera ceea ce este depozitat în sol sub formă de dioxid de carbon.
„Un mesaj cheie pentru factorii de decizie este că zonele umede sunt sisteme complexe”, spune ea „Pentru a îmbunătăți stocarea pe termen lung a carbonului în aceste sisteme umede, trebuie să înțelegeți ciclul biogeochimic al carbonului în ele. Acesta este un efort științific care va ajuta la susținerea angajamentului asumat la Paris de țările din întreaga lume. ”
Ceea ce au învățat oamenii de știință în acest proiect de domeniu este important, nu numai pentru viitorul zonelor umede, ci și pentru schimbările climatice iminente, deoarece pierderea zonelor umede precum mlaștinile și mlaștinile ar putea elibera milioane de tone de dioxid de carbon în atmosferă. (Tom Mozdzer)
