Skjult stenfugt kan være nøglen til at forstå skovens reaktion på tørke

Forskning udført af University of Texas i Austin og University of California, Berkeley har fundet ud af, at en lidt undersøgt, underjordiske lag af sten kan indeholde betydelige mængder vand, der kan tjene som et vigtigt reservoir for træer, især i tørketider.

Studiet, offentliggjort i tidsskriftet PNAS den 26. februar så på vandet lagret inde i laget af forvitret grundfjeld, der almindeligvis ligger under jord i bjergrige miljøer.

Denne overgangszone under jord og over grundvand bliver ofte overset, når det kommer til at studere hydrologiske processer, men forskere fandt ud af, at vandet indeholdt i klippens sprækker og porer kunne spille en vigtig rolle i vandets kredsløb på lokalt og globalt plan.

"Der er betydelig hydrologisk dynamik i forvitrede grundfjeldsmiljøer, men de er ikke traditionelt undersøgt, fordi de er svære at få adgang til, "sagde hovedforfatter Daniella Rempe, en assisterende professor ved Institut for Geologiske Videnskaber ved UT Austin Jackson School of Geosciences. "Undersøgelsen var designet til at undersøge denne region direkte."

Forskere fandt ud af, at vandet i grundfjeldet har evnen til at opretholde træer gennem tørke, selv efter at jorden er blevet udtørret. På markstedet i det nordlige Californiens Mendocino County, Forskere fandt ud af, at op til 27 procent af den årlige nedbør blev lagret som "klippefugt, "vandet, der klæber til revner og porer i grundfjeldet Påvirkningen af ​​bjergfugt vil variere afhængigt af region og topografi, men forskere sagde, at det sandsynligvis forklarer, hvordan træerne i undersøgelsesområdet udviste ringe påvirkning fra den alvorlige tørke i 2010-2015, der dræbte mere end 100 millioner træer i hele Californien.

"Hvordan træer kan overleve længere perioder med alvorlig tørke har været et mysterium, " sagde Richard Yuretich, direktør for National Science Foundations Critical Zone Observatories-program, som finansierede forskningen. "Denne undersøgelse har afsløret et betydeligt reservoir af indespærret vand, som er gået ubemærket hen i fortiden. Forskning af denne art kan hjælpe meget med at forvalte naturressourcer i tider med miljøstress."

For at gennemføre undersøgelsen, forskere overvågede klippefugten fra 2013-2016 ved ni brønde boret i det forvitrede grundfjeld langs en stejl skovklædt bakkeskråning. De brugte en neutronsonde, et præcisionsværktøj, der måler mængden af ​​vand i et prøveområde ved at detektere brint.

De fandt ud af, at det forvitrede stenlag opbyggede en forsyning af 4 til 21 tommer stenfugt i løbet af den våde vintersæson, afhængig af brønden. Den maksimale mængde stenfugt i hver brønd forblev omtrent den samme gennem hele undersøgelsesperioden, som omfattede et betydeligt tørkeår. Det er et stort fund, der indikerer, at det er ligegyldigt, om det regner lidt eller meget i den tørre vintersæson – den samlede nedbørsmængde påvirker ikke klippefugtigheden.

"Det er lige meget, hvor meget det regner om vinteren, klippefugten opbygges til den samme maksimale værdi, " sagde Rempe. "Det fører til den samme mængde vand hver sommer, som er tilgængelig for træer."

Forskere fandt også, at den gennemsnitlige stenfugtighed ved alle brønde oversteg de gennemsnitlige jordfugtmålinger på alle steder.

"Jord er vigtigt, men når det kommer til at afgøre, om et sted kommer til at opleve vandstress, det kunne være den underliggende sten, der betyder mest, " sagde Rempe. "Det er første gang, det er blevet påvist i et flerårigt feltstudie."

Potentialet for, at stenfugt kan rejse tilbage til atmosfæren via fordampning fra træblade eller at dryppe ned i grundvandet, indikerer, at det kan have en bred indvirkning på miljøet og klimaet. Zong-Liang Yang, en professor ved Jackson Schools Institut for Geologiske Videnskaber, der ikke var involveret i undersøgelsen, sagde, at forskningen fremhæver behovet for at indsamle data, så stenfugt kan indarbejdes i klimamodeller.

"På nuværende tidspunkt mest, hvis ikke alle, af globale klima- og hydrologiske modeller ignorerer fugt lagret i klipper, " sagde Yang. "Denne undersøgelse udfylder et kritisk hul i vores forståelse."

Undersøgelsen giver et indblik i klippefugten ved en lille, intensivt forskningssted, sagde medforfatter William Dietrich, professor ved University of California, Berkeley. Han sagde, at de data, der blev indsamlet under denne undersøgelse, burde være et udgangspunkt for mere forskning flere steder.

"Fremtidens veje er mange, " sagde Dietrich. "Vi har kun ét sted, der er godt undersøgt... Der skal udvikles en blanding af teori og feltstudier for at give regional information til klimamodellere."