La profesora asistente de Jackson School, Daniella Rempe (con sombrero blanco) y sus colegas del Observatorio de la Zona Crítica del Río Eel y la Universidad Ben Gurion instalan puertos de muestreo especializados para recolectar agua y gases en rocas fracturadas. Se utiliza un equipo de perforación para crear un orificio diagonal para albergar la manga de los muestreadores. Crédito: William E. Dietrich
El lecho de roca bajo nuestros pies tiene la reputación de ser un lugar inhóspito. Por el contrario, se sabe que el suelo está lleno de vida, desde microbios hasta raíces de plantas e insectos.
Esta perspectiva ha posicionado al suelo como la fuente más importante de dióxido de carbono producido por los bosques, el CO2 siendo un subproducto natural de la vida dentro de él. Pero de acuerdo con un estudio dirigido por la Universidad de Texas en Austin, la opinión predominante es solo rascar la superficie.
El estudio encontró que el CO2 También se puede producir más profundo bajo tierra en fracturas de lecho rocoso, y que esta fuente podría representar hasta el 29% del CO promedio diario2 emitidos por la tierra, según la temporada.
Este hallazgo no significa que los paisajes estén emitiendo más CO2 a la atmósfera, pero desafía la sabiduría convencional sobre dónde se produce el CO2. También puede ayudar a mejorar los modelos de cambio climático porque comprender cómo y dónde se produce el CO2 es una parte esencial para crear pronósticos precisos.
El estudio vinculó CO2 producción en la roca a la absorción estacional de agua por las raíces profundas de los árboles a muchos metros por debajo de la superficie, un hallazgo que sugiere que las raíces de los árboles y las comunidades microbianas a su alrededor son la fuente del CO2, y que las fracturas del lecho rocoso son un lugar para que la vida prosperar.
Una figura del estudio que ilustra el conjunto de sensores y muestreadores instalados en pozos profundos debajo del bosque para capturar el movimiento de agua y gases en el lecho rocoso fracturado. Crédito: Tune et al.
“Este es un cambio de paradigma en términos de dónde está la acción”, dijo Daniella Rempe, profesora asistente de la Escuela de Geociencias de UT Jackson y coautora del estudio. «Los suelos pueden no ser el único actor clave en los bosques».
El estudio fue publicado el 6 de diciembre de 2020 en la revista JGR Biogeociencias.
Alison Tune, una estudiante graduada de la Escuela Jackson, dirigió la investigación. Otros coautores incluyen al profesor de la Escuela Jackson, Philip Bennett, Jia Wang, estudiante de posgrado en la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, y Jennifer Druhan, profesora asistente en la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, quien jugó un papel clave en el diseño y ejecución de la investigación. .
La estudiante graduada de la Escuela Jackson Alison Tune, autora principal del estudio, y Brandon Minton, un científico ingeniero investigador asociado en la Escuela Jackson, recolectan muestras de lecho de roca en el Observatorio de la Zona Crítica del Río Eel cerca de Elder Creek. Las muestras de lecho de roca se utilizan para caracterizar las propiedades de la roca a lo largo de la ladera. Crédito: Daniella Rempe
El suelo no se asienta sobre un lecho rocoso sólido. Más bien, una zona de transición de lecho rocoso fracturado y erosionado se encuentra entre estos dos extremos. Esta roca alterada es notoriamente difícil de muestrear. La investigación se basó en una herramienta de muestreo especializada enterrada en la ladera de una colina en el norte de California, que se extendía desde la parte superior del lecho rocoso fracturado hasta el fondo, unos 44 pies.
Esta herramienta reveló rápidamente que esta región era un sitio activo de CO2 producción.
«Hay una gran cantidad de CO2 fuente debajo del suelo ”, dijo Tune. «Cuando medimos por primera vez [CO2] perfiles de concentración en el campo, estábamos muy emocionados por lo que encontramos «.
Al analizar miles de muestras recolectadas entre 2017 y 2019, los investigadores descubrieron que el CO2 no se quedó quieto. Durante la estación seca, el CO2 viajó principalmente al suelo donde fue liberado a la atmósfera. Durante la temporada de lluvias, cuando el agua subterránea se elevó para llenar las fracturas, casi el 50% del CO2 disuelto en el agua, que eventualmente fluye a arroyos y ríos.
Los investigadores encontraron que este CO disuelto2 aumenta la erosión de las rocas, con hasta un 80% del carbono disuelto en el agua subterránea que sale del área de estudio y proviene del lecho rocoso fracturado. Este hallazgo es significativo, dijo Rempe, porque es la primera vez que los científicos han podido identificar dónde está ocurriendo la erosión de las rocas en curso dentro de la ladera.
Este estudio se basa en un creciente cuerpo de conocimiento que muestra el lecho rocoso fracturado como una región ecológicamente importante. Por ejemplo, en un estudio de 2018, Rempe y sus colaboradores encontraron evidencia de humedad de la roca en árboles que sostienen rocas fracturadas durante las sequías.
Mark Torres, profesor asistente de la Universidad Rice que estudia cómo el carbono circula a través del medio ambiente, dijo que la investigación es significativa porque arroja luz sobre una parte del paisaje que se considera una “caja negra” entre el suelo y el agua subterránea.
“En el trabajo que hago, usualmente recojo agua del río y tengo que inferir lo que está pasando debajo de una colina”, dijo. «Lo realmente impresionante del trabajo es cómo observaron cosas que son increíblemente difíciles de ver».
Los investigadores planean investigar el lecho rocoso fracturado en otros lugares, incluido un sitio de investigación local en el Centro de Aprendizaje al Aire Libre de la Familia Blanca de la Escuela Jackson, un sitio de 266 acres en Dripping Springs, Texas.
«El lecho de roca fracturado es muy común en Texas, donde el suelo es muy delgado y hay muchas raíces profundas», dijo Tune. “Podría ser una parte importante del ciclo del carbono en estos ecosistemas y podría ser importante entenderlo a medida que avanzamos y el clima cambia con el tiempo”.
Referencia: “La producción de dióxido de carbono en el lecho rocoso debajo de los suelos contribuye sustancialmente al ciclo del carbono forestal” por Alison K. Tune, Jennifer L. Druhan, Jia Wang, Philip C. Bennett y Daniella M. Rempe, 27 de noviembre de 2020, JGR Biogeociencias.
DOI: 10.1029 / 2020JG005795
El Departamento de Energía, la National Science Foundation y la Geological Society of America apoyaron la investigación.
