Geofysisk undersøgelse sigter mod at afsløre, hvordan vegetation reagerer på klimaændringer

I begyndelsen af ​​august 2017, et team af forskere fra University of São Paulo (USP), University of Campinas (UNICAMP) i Brasilien og Frankrigs Development Research Institute (IRD) begyndte at bore boringer og analysere sediment fjernet fra Colônia -krateret, en depression placeret i de sydlige nederdele af São Paulo City, med en diameter på 3,6 km, op til 450 m dybde og et område på 10,2 km ² . Deres mål var at rekonstruere de sidste 1 million år af biosfære og Atlantic Rainforest biom i dette område.

"Akkumulering af sediment var mulig i hele kvartaren [de sidste 2,6 millioner år] på grund af skålens form. De 50 m sediment, vi prøver, vil indeholde registreringer af de sidste 800, 000 til 1 million år, "sagde André Oliveira Sawakuchi. Sawakuchi er medlem af projektteamet og leder Gamma Spectrometry &Luminescence Laboratory ved USP's Geoscience Institute.

Udstyr til laboratoriet blev købt med støtte fra São Paulo Research Foundation (FAPESP), og dette laboratorium er en af ​​de faciliteter, hvor materialerne vil blive analyseret. "Analysen vil blive udført i laboratorier ved USP og i lande som Schweiz, Frankrig, USA og Tyskland, "sagde Marie-Pierre Ledru, en forsker ved IRD, der deler koordineringen af ​​projektet med Sawakuchi.

Forskerne analyserer kernerne for eventuelle mikrober, pollen, isotoper, drivhusgasser og alger, såvel som for andre ting fanget i sedimentet. Alt dette er et bevis på variationerne i mængderne af sollys, som planeten modtog, og som forårsagede de mange is-interglaciale cyklusser i planetens historie og de våde og tørre tids påvirkning af den atlantiske regnskov.

"De spørgsmål, vi forsøger at besvare, har at gøre med disse naturlige kredsløb, der er en del af Jordens klima. I de sidste 800 har 000 år, der har været isninger omtrent hver 100, 000 år. Vores forskningsprojekt har flere fronter, og vi vil få en omfattende analyse af denne periode, "sagde Patricia Roeser, endnu et medlem af projektteamet og en forsker ved European Center for Environmental Geoscience Research &Education (CEREGE) i Frankrig.

Sedimentprøverne, der er indsamlet fra Colônia -krateret, er meget rige på oplysninger om, hvad der skete i området, og hvordan Atlanterhavets regnskovs biom reagerede på klimaforandringer. Ved at analysere de organiske forbindelser og isotoper (former for kemiske grundstoffer) i sedimentet, forskerne kan bestemme meget om typen af ​​plantedække og endda sammensætningen af ​​regnen, der faldt for tusinder af år siden.

"Planter absorberer isotoper af brint fra nedbør, så resterne af planter fanget i sedimentet repræsenterer en slags klimaarkiv, "Sawakuchi sagde. En anden kilde til information om fortiden i den atlantiske regnskov er pollen fundet i sedimentkerner, hvorfra forskerne kan drage konklusioner vedrørende flora mangfoldighed.

Analyse af de gasser, der er fanget i sedimentets porer, muliggør undersøgelse af mikrobernes undergrundssamfund, som producerer drivhusgasser som kuldioxid og metan.

"Denne slags forskning er blevet udført for tempererede skove, men meget få tropiske områder er blevet undersøgt på denne måde, "siger Ledru." De opnåede oplysninger vedrører ikke kun selve skoven, men også mængden af ​​nedbør og perioderne med mere intens tørke og regn. "

Projektet gennemføres i tre faser. Den første er boring og kerneprøvetagning. Den anden er analyse af drivhusgasser og mikrobiologi. "Borepladsen er 100 m fra vores mini-laboratorium. Materialet kommer til mini-lab, hvor prøverne er opdelt i mindre delprøver. Vi skal gøre dette hurtigt for at undgå forurening. Prøverne sendes derefter til forskere i flere lande, sagde Roeser, hvem er ansvarlig for in situ analyse.

Denne tredje fase involverer analyse af rester såsom isotoper, pollen og alger af eksperter på forskningscentre i flere forskellige lande. "Efter det, kernerne vil blive returneret til Brasilien til opbevaring i USPs arkiv, "sagde Ledru." Det er et tværfagligt projekt med 17 forskere, der har specialiseret sig i forskellige områder. "

Forskningsprojektet, kaldet Tropicol, er ikke den første til at studere vegetationen i Colônia -krateret. Området er blevet undersøgt siden 1960'erne, men det første fokus var på, hvordan krateret blev dannet, sandsynligvis af en meteorit. Undersøgelser med fokus på klima og vegetation begyndte i 1980'erne.

"Der er ikke meget forskning af denne art i verden, "Sagde Roeser." Kontinental dybboring for at studere mikrobiel aktivitet, i modsætning til oceaniske undersøgelser, begyndte for mindre end ti år siden. De første resultater viste en sammenhæng mellem glacial-interglaciale cyklusser og typer af mikrobielle samfund. Vi er nysgerrige efter at se resultaterne af analyserne, som vil vise, om dette også er tilfældet for Colônia -krateret. "

Boring i 2014, som en del af det tematiske projekt "Dimensioner US-BIOTA São Paulo", produceret 14 m kerner af sediment, optagelse af de sidste 250, 000 år. I dette tilfælde, forskerne opdagede, at der var en sø i krateret i en lang periode. De anslog, at ændringen fra en sø til en marsk fandt sted cirka 120, 000 år siden.

"Vi ved, at sedimentet er rig på pollen og organisk stof, som alle er godt materiale til at studere udviklingen af ​​den atlantiske regnskov, "Sawakuchi sagde." En anden interessant kendsgerning er, at på dybder under 11 m, vi finder sedimentlag i søbunden. Det meste af kraterets sedimentære udfyldning er af denne art, hvilket betyder, at krateret var en sø i en stor del af dets levetid. "

Krateret er også kendt for at have en maksimal tykkelse på 450 m akkumuleret sediment. "Det fremtidige mål er at bore ned for at indsamle kerner fra disse 450 m, "Sagde Ledru." Det vil derefter være muligt at prøve kælderklippen i bunden af ​​krateret for at definere, om det virkelig var forårsaget af en meteoritpåvirkning. Satellitbilleder af krateret efterlader ingen tvivl, men denne undersøgelse vil bringe bekræftelse fra klippen, "Sagde Ledru.

Hun tilføjede, at det materiale, der er indsamlet fra krateret, kan bruges i nye undersøgelser vedrørende klimaforandringer og den atlantiske regnskov.

"Til fremtidig forskning, vi er interesserede i at studere, hvordan ændringer i solenergi påvirker biodiversiteten, skaber udryddelsesprocesser og artsopkomst. Disse processer er stadig dårligt forstået. Vi har ikke svar om de naturlige udslettelsesprocesser, og vi oplever i øjeblikket en masseudryddelse, der i vid udstrækning er forårsaget af mennesker, "Sagde Ledru.

Planeten gennemgår en ny fase af solcyklussen, hvor solens aktivitet bliver mere intens med intervaller på cirka 11 år, samtidig med at drivhusgasser er på et højt niveau. "Det vil være vigtigt at bestemme virkningerne af disse variationer i solenergi på det tropiske skovunderlag, "Sagde Ledru." Vi kan derefter vide, hvordan energivariationer kan påvirke fremtidige udryddelser og specielle tilfælde, skabe en forbindelse mellem fortiden og nutiden, hvor menneskelig aktivitet skaber noget helt nyt på Jorden. Det er stadig kun en ny forskningsmulighed. Undersøgelser af klimaer, paleoklimater og paleobiologi har brug for flere indikatorer, som dem, der er fanget i Colônia -krateret. "