Tubi in PVC verniciati con ruggine, conosciuti come tubi IRIS, aiuta a monitorare la quantità di ossigeno nel terreno. Quando non c'è abbastanza ossigeno, i microbi trasformeranno la ruggine in ferro normale, che lava via. Questi tubi si stanno asciugando dopo essere stati estratti dagli esperimenti e sciacquati. Credito:J.C. Fiola
Stai fuori e guarda sotto i tuoi piedi. Là, forse sotto un po' d'erba, è il suolo. In una giornata asciutta, tutti gli spazi del terreno sono pieni d'aria. E a una certa distanza più in basso, quegli spazi sono interamente acqua. Allora cosa c'è in mezzo?
Questa è la frangia capillare. E potrebbe essere solo la cosa più importante e misteriosa di cui non hai mai sentito parlare.
Come un tovagliolo di carta che assorbe l'acqua da una superficie, l'acqua sale al di sopra del suo livello naturale nei suoli per azione capillare. Molta attività chimica e microbica nel suolo varia in base a quanta acqua o aria c'è intorno. Così, la frangia capillare controlla molte importanti funzioni nel suolo.
"Processi importanti come la decomposizione dei contaminanti e lo stoccaggio del carbonio dipendono dalla quantità di acqua e ossigeno disponibili, "dice Jaclyn Fiola, ora uno studente laureato alla Virginia Tech. "Comprendere le condizioni nella frangia dei capillari ci aiuterà a prevedere dove si verificheranno determinati processi del suolo".
Fiola e il suo team hanno cercato di capire meglio questa strana regione. Ma non è un'impresa facile. Con tutta la frangia sotterranea, è invisibile. E anche gli scienziati hanno difficoltà a mettersi d'accordo su dove inizia e finisce la frangia. È qui che gli esperimenti di laboratorio tornano utili.
Il team ha raccolto due tipi di terreno, uno sabbioso e uno argilloso. Gli scienziati hanno confezionato questo terreno in secchi da cinque galloni con fori vicino al fondo per consentire all'acqua di entrare.
La betulla in legno si attacca dopo essere stata nei secchi sperimentali della frangia capillare per 118 giorni. I bastoncini sono stati estratti dal terreno, sciacquato, essiccato, e pesato per determinare quanta decomposizione si era verificata. Credito:J.C. Fiola
Per tenere traccia degli eventi chiave nella frangia capillare, Fiola si è rivolta a sistemi abilmente semplici. Per studiare quanto ossigeno c'era nel terreno, i ricercatori hanno dipinto i tubi in PVC con vernice incorporata nella ruggine. Hanno inserito questi tubi nel terreno.
Ovunque non c'era abbastanza ossigeno, i microbi "respirano" invece la ruggine. Che trasformerebbe la ruggine in una diversa forma di ferro, che lava via. Misurando quanta ruggine è rimasta, la squadra poteva dare un'occhiata sotto terra.
I ricercatori sono rimasti sorpresi di scoprire che l'acqua è salita per l'intera altezza dei secchi in entrambi i tipi di terreno. Ciò significa che la frangia capillare si estendeva di almeno 9 pollici, più di quanto si aspettassero.
Erano anche sorpresi che i tubi in PVC avessero perso la ruggine ben al di sopra della falda freatica. "Ciò significa che il terreno nella frangia capillare almeno 2 pollici sopra la falda freatica si comporta come il terreno nella falda freatica anche se non è completamente saturo, "dice Fiola.
"Sulla base dei risultati, il terreno direttamente sopra la falda freatica si comporta in modo molto simile al terreno saturo all'interno della falda freatica, "dice Fiola.
Le zone umide sono definite dal governo come suoli saturi vicino alla superficie. Ma se i terreni si comportano come se fossero saturi anche al di sopra della falda freatica, ciò significa che più aree potrebbero agire come zone umide e meritare protezione.
I secchi sperimentali del terreno argilloso assemblati all'inizio dell'esperimento. Tubi in PVC con vernice antiruggine e bastoncini di legno sono stati utilizzati per monitorare l'ossigeno e la decomposizione. Credito:M.C. Rabenhorst
Gli scienziati volevano anche capire meglio come l'acqua e l'aria nella frangia dei capillari possono influenzare altri processi del suolo. Per monitorare la decomposizione, hanno inserito bastoncini di legno nel terreno. I ricercatori hanno scoperto che i microbi che mangiavano i bastoncini di legno erano delicati.
"I nostri risultati suggeriscono che i microbi che effettuano la decomposizione richiedono condizioni ideali, né troppo bagnate né troppo secche, " dice Fiola. La legna era più consumata in mezzo ai secchi dove era umida.
"La frangia capillare è troppo complicata da definire sulla base di una singola misurazione, " dice Fiola. Anche se il suo team ha misurato molti aspetti diversi della frangia, quelle misure non sempre concordavano tra loro.
I suoli sono complessi, soprattutto al di fuori del laboratorio. Quindi ora i ricercatori stanno pianificando di studiare la frangia capillare in condizioni più realistiche e sul campo.
Quel lavoro futuro potrebbe darci una migliore comprensione e apprezzamento per lo sfocato, complesso, e vitali spazi intermedi sotto i nostri piedi.
