L'assistente professore della Jackson School Daniella Rempe (con il cappello bianco) e i colleghi dell'Osservatorio della zona critica di Eel River e della Ben Gurion University installano porte di campionamento specializzate per la raccolta di acqua e gas nella roccia fratturata. Un impianto di perforazione viene utilizzato per creare un foro diagonale per alloggiare il manicotto dei campionatori. Credito:William E. Dietrich.
La roccia sotto i nostri piedi ha la reputazione di luogo inospitale. In contrasto, il suolo è noto per essere brulicante di vita, dai microbi alle radici delle piante agli insetti.
Questa prospettiva ha fatto del suolo la più importante fonte di anidride carbonica prodotta dalle foreste, il CO 2 essendo un sottoprodotto naturale della vita al suo interno. Ma secondo uno studio condotto dall'Università del Texas ad Austin, la vista prevalente è solo graffiare la superficie.
Lo studio ha rilevato che CO 2 può anche essere prodotto più in profondità nel sottosuolo nelle fratture del substrato roccioso, e che questa fonte potrebbe rappresentare fino al 29% della CO . media giornaliera 2 emesso dalla terra, a seconda della stagione.
Questa scoperta non significa che i paesaggi emettano più CO 2 nell'atmosfera, ma sfida la saggezza convenzionale su dove CO 2 viene prodotto. Può anche aiutare a migliorare i modelli di cambiamento climatico perché capire come e dove la CO 2 viene prodotto è una parte essenziale della creazione di previsioni accurate.
Lo studio ha collegato la CO 2 produzione nella roccia per l'assorbimento stagionale di acqua da profonde radici degli alberi molti metri sotto la superficie, una scoperta che suggerisce che le radici degli alberi e le comunità microbiche che li circondano siano la fonte della CO 2 e che le fratture del substrato roccioso sono un luogo in cui la vita può prosperare.
"Questo è un cambio di paradigma in termini di dove si trova l'azione, " ha detto Daniella Rempe, un assistente professore presso la UT Jackson School of Geosciences che è stato coautore dello studio. "I suoli potrebbero non essere l'unico attore chiave nelle foreste".
Lo studio è stato pubblicato il 6 dicembre nel JGR Biogeoscienze .
Alison Tune, studentessa della Jackson School, l'autore principale dello studio, e Brandon Minton, uno scienziato ricercatore associato alla Jackson School, raccogliere campioni di roccia presso l'Eel River Critical Zone Observatory vicino a Elder Creek. I campioni di substrato roccioso vengono utilizzati per caratterizzare le proprietà della roccia lungo il pendio della collina. Credito:Daniella Rempe.
Alison Tune, uno studente laureato alla Jackson School, ha condotto la ricerca. Altri coautori includono il professor Philip Bennett della Jackson School, Jia Wang, uno studente laureato presso l'Università dell'Illinois Urbana-Champaign, e Jennifer Druhan, un assistente professore presso l'Università dell'Illinois Urbana-Champaign che ha svolto un ruolo chiave nella progettazione e nell'esecuzione della ricerca.
Il suolo non si trova sopra il solido substrato roccioso. Piuttosto, una zona di transizione di roccia fratturata e alterata si trova tra questi due estremi. Questa roccia alterata è notoriamente difficile da campionare. La ricerca si è basata su uno strumento di campionamento specializzato sepolto in un pendio di una collina nel nord della California, che si estendeva dalla sommità del substrato roccioso fratturato fino al fondo, circa 44 piedi.
Questo strumento ha rivelato rapidamente che questa regione era un sito attivo di CO 2 produzione.
"C'è una grande CO 2 sorgente sotto il suolo, " Tune ha detto. "Quando abbiamo misurato per la prima volta il [CO 2 ] profili di concentrazione sul campo, siamo rimasti piuttosto entusiasti di ciò che abbiamo trovato".
Analizzando migliaia di campioni raccolti dal 2017-2019, i ricercatori hanno scoperto che la CO 2 non è rimasto fermo. Durante la stagione secca, il CO 2 principalmente viaggiato nel suolo dove è stato rilasciato nell'atmosfera. Durante la stagione delle piogge, quando le acque sotterranee si sollevavano a colmare le fratture, quasi il 50% della CO 2 sciolto nell'acqua, che alla fine sfocia in torrenti e fiumi.
I ricercatori hanno scoperto che questo scioglieva la CO 2 aumenta l'erosione della roccia, con ben l'80% del carbonio disciolto nelle acque sotterranee che esce dall'area di studio proveniente dal substrato roccioso fratturato. Questo dato è significativo, Remp ha detto, perché è la prima volta che gli scienziati sono stati in grado di individuare dove si sta verificando l'erosione rocciosa in corso all'interno del pendio della collina.
Questo studio si basa su un crescente corpo di conoscenze che mostra il substrato roccioso fratturato come una regione ecologicamente importante. Per esempio, in uno studio del 2018, Rempe e i suoi collaboratori hanno trovato prove dell'umidità della roccia negli alberi che sostengono la roccia fratturata durante i periodi di siccità.
Marco Torres, un assistente professore alla Rice University che studia come il carbonio attraversa gli ambienti, ha affermato che la ricerca è significativa perché mette in luce una parte del paesaggio che è considerata una 'scatola nera' tra il suolo e la falda acquifera.
"Nel lavoro che faccio, Di solito raccolgo l'acqua del fiume e devo dedurre cosa sta succedendo sotto una collina, " ha detto. "Ciò che è davvero impressionante del lavoro è il modo in cui hanno osservato cose che sono incredibilmente difficili da vedere".
I ricercatori stanno progettando di studiare il substrato roccioso fratturato in altri luoghi, compreso un sito di ricerca locale presso il White Family Outdoor Learning Center della Jackson School, un sito di 266 acri a Dripping Springs, Texas.
"Il substrato roccioso fratturato è molto comune in Texas, dove il terreno è molto sottile e ci sono molte radici profonde, " Ha detto Tune. "Potrebbe essere una parte importante del ciclo del carbonio in questi ecosistemi e potrebbe essere importante capirlo mentre andiamo avanti e come il clima cambia nel tempo".
