Ændring af levesteder, der frigiver langtidsopbevaret kulstof til atmosfæren

Kystmiljøer, der understøtter søgræs, saltmyrer og mangrover er lagerhuse for store reserver af organisk kulstof kendt som blåt kulstof. Disse reservoirer har fanget organisk kulstof under overfladen i hundreder til tusinder af år i et miljø med lavt iltindhold.

Desværre, kystzoner ændrer sig på grund af stigende havniveau og menneskelig indgreb. Kombinationen af ​​erosion og ødelæggelse af levesteder gør det muligt for det fangede blå kul at blande sig med havvand. Organismer i havvand forbruger det organiske kulstof og frigiver kuldioxid til atmosfæren.

"Der er stigende interesse for habitater med blåt kulstof, fordi de udfører en naturlig og værdifuld service ved at opsætte CO2, "siger Thomas Bianchi, Jon og Beverly Thompson begavet formand for geologiske videnskaber ved University of Florida. "Kystplanter bruger CO2 til at vokse gennem fotosyntese, men de opbevarer det også i lange perioder i de jordarter og sedimenter, de lever i. Det er unikt, fordi andre plantehabitater cykler CO2 meget hurtigere ud af deres jord til atmosfæren. "

Bianchi er en hovedforsker, der studerer konvertering af blåt kulstof til CO2 som en del af et regnskabsår 2017 Faciliteter Integrating Collaborations for User Science forslag. Gennem FICUS, Bianchi og kolleger vil bruge ekspertisen og mulighederne i EMSL, Environmental Molecular Sciences Laboratory, en DOE Office of Science -brugerfacilitet på Pacific Northwest National Laboratory, og DOE Joint Genome Institute, også en DOE Office of Science brugerfacilitet på Lawrence Berkeley National Laboratory.

Forskergruppen omfatter Co-PI'er Andrew Ogram og Todd Osborne, postdoktor Ana Arellano, og kandidatstuderende Elise Morrison og Derrick Vaughn, alle med University of Florida; Co-PI Nicholas Ward, en videnskabsmand ved Pacific Northwest National Laboratory; og Yina Liu, en EMSL -postdoktor. Et selvfinansieret studie, støtte kommer fra Thompson -begavelsen og University of Florida.

"Vi er interesserede i at undersøge, hvad der sker, når du tager denne store kulstofvaske i kystnære jord og sedimenter, og du begynder at skære på det med havstigningsstigning og bølgerosion, "siger Bianchi." Hvad styrer, hvor hurtigt det kulstof bliver omdannet til CO2? "

Priming nedbrydning

Grunding er en af ​​de faktorer, der påvirker den hastighed, der lagres, kulstof bliver til CO2. For eksempel, mikrober har svært ved at nedbryde halm. Blanding af halm og lucerne fremskynder nedbrydningsprocessen. Mikroberne spiser hurtigt lucerne, men de nedbryder også halmen. Tilstedeværelsen af ​​mere fordøjeligt materiale primerer halmen, der skal nedbrydes.

Forskere har undersøgt grundingseffekten i jord, men få undersøgelser har undersøgt priming i kystsystemer. I dette studie, priming er blanding af forfaldet højere plantemateriale (planter med rodfæstede systemer) med kystalger for at tillade mikrober at nedbryde det hurtigere.

"Vi antog, at nedbrydningen af ​​det lagrede blå kul ville være meget hurtigere i tilstedeværelse af alger end i fravær af det, "siger Bianchi.

Bianchis team testede hypotesen med en række eksperimenter udført på University of Florida Whitney Laboratory for Marine Bioscience ved hjælp af havvand, en algeblanding, og kysttørv fra Florida vådområder i fire behandlinger - (1) havvandskontrol, (2) blanding af havvand og alger (3) havvand og tørv og (4) havvand, algeblanding og tørv. De målte mængden af ​​CO2 produceret over tid ved de fire behandlinger. Holdet brugte isotoper som kemiske markører til at spore kilden til CO2 -molekylerne. Prøver fra disse eksperimenter blev indsendt til EMSL og DOE JGI til målinger i høj opløsning af organisk kulstofsammensætning og mikrobielle genetiske reaktioner.

"Vores foreløbige data understøtter vores hypotese, "siger Bianchi." I tilstedeværelse af alger får du mere blåt kul tørv, der omdannes til CO2. "

Priming -effekten kan være mere dramatisk, efterhånden som havene bliver grønnere med alger på grund af forurening fra gødning og anden afstrømning fra gården.

Lær mikrober at kende

Projektet anvender også EMSL og DOE JGI kapaciteter til at studere mikrobielle samfund, der omdanner tørv til CO2. De vil vide, hvordan samfund ændrer sig i tilstedeværelse og fravær af alger. De er også interesserede i, hvordan mikroberne nedbryder tørv, herunder hvilke enzymer de bruger. Teamet bruger EMSL's massespektrometri og nuklear magnetisk resonans ekspertise og kapacitet til denne del af forskningen.

"At være et FICUS -projekt giver os en fantastisk mulighed for at bruge to af de bedste forskningsfaciliteter i verden, "siger Bianchi." Arbejde med EMSL og (DOE) JGI vil hjælpe os med at forstå, hvordan priming fungerer, fordi vi virkelig ikke kender alle detaljerne om det. "

Bianchi siger, at undersøgelsens resultater kan forbedre klimamodeller, når de globale modeller skaleres ned. Sofistikerede klimamodeller begynder at tage højde for regionale effekter. Resultaterne kan føjes til en regionalbaseret model, der omfatter en konvertering af tabt jord til CO2 med priming som en forbedringsfaktor.

"Der er en større historie, "siger Bianchi." Et grønnere kysthav og et destabiliseret kystmiljø på grund af stigning i havniveau og ændringer i arealanvendelsen forårsager en hurtig omsætning af lagret kulstof, der er hundreder og tusinder af år gammel, delvist omdannes til CO2 gennem grundingsprocessen. "