Forskning viser, at nedsænket vegetation hjælper med at opveje forsuring i Chesapeake Bay

I mange år, verdens oceaner har lidt under optagelse af menneskeskabt kuldioxid fra atmosfæren, hvilket har ført til faldende pH i saltvand, kendt som forsuring af havet, og truede sundheden hos marine organismer og økosystemer. Selvom denne proces er veldokumenteret, forsuringsprocessen er kompliceret og dårligt forstået i kystnære farvande.

For eksempel, hovedstammen i Chesapeake Bay, østkystens største flodmunding, har lidt af ilt og forsuring i årevis i bundbundene. I modsætning til havvand, forsuring i flodmundinger som Chesapeake Bay er drevet af både fossilt brændstof-afledt kuldioxid samt kuldioxid frigivet fra den intense nedbrydning af alger ansporet af næringsstoffer fra omgivende land. Selvom forskere forbedrer deres forståelse af årsagerne til forsuring, måderne, hvorpå kystvande som Chesapeake Bay kæmper tilbage og modstår forsuring, er mindre kendte.

En mulig måde Chesapeake Bay bekæmper forsuring af havet kommer i form af en allerede til stede allieret:nedsænket akvatisk vegetation (SAV). Mens der var en tilbagegang for SAV i hele bugten fra 1960'erne til 1980'erne, gendannelse af disse engang så rigelige SAV-senge har været et primært resultat af bestræbelser på at reducere mængden af ​​næringsstoffer og sedimenter til flodmundingen, og SAV-dækningen er steget med 300 procent fra 1984 til 2015.

En af de største genoprettede SAV -senge ligger i et område af bugten kendt som Susquehanna Flats - en bred, tidevands ferskvandsregion beliggende nær mundingen af ​​Susquehanna -floden i spidsen af ​​bugten.

University of Delaware's Wei-Jun Cai var en del af en forskningsgruppe, der for nylig gennemførte en undersøgelse af bugten, herunder i Susquehanna -lejlighederne, for at forstå, hvordan Chesapeake -bugten bruger en forsvarsmekanisme mod forsuring - kendt som buffering - til at reducere kuldioxid og forsuring i dens farvande i løbet af sommeren.

Forskergruppen omfattede forskere fra Xiamen University i Kina, St. Mary's College, Oregon State University og University of Maryland Center for Environmental Science's Chesapeake Biological and Horn Point Laboratories.

De fandt ud af, at stærk fotosyntese af planterne i SAV -senge i spidsen af ​​bugten og i andre lavvandede, nærkystvand kan fjerne næringsforurening i bugten, kan generere meget høj pH, og hæve carbonatmineralt mætningstilstand, hvilket letter dannelsen af ​​calciumcarbonatmineraler. Når disse calciumcarbonatpartikler og andre biologisk producerede carbonatskaller transporteres nedstrøms, de kommer ind i sure overfladevand, hvor de opløses.

Denne opløsning af carbonatmineraler hjælper med at "buffer" vandet mod pH -fald eller endda understøtte pH -stigninger. "Ligesom folk tager Tums for at neutralisere de syrer, der forårsager halsbrand, tanken er, at SAV -senge sender karbonatmineraler til den nedre bugt for at neutralisere syrer der, "sagde Jeremy Testa fra University of Maryland Center for Environmental Sciences og en medforfatter af undersøgelsen.

Forskningen blev for nylig offentliggjort i Naturgeovidenskab . Den første forfatter, Jianzhong Su, var en UD-Xiamen University Dual Degree doktorand og havde Cai som rådgiver.

Calciumcarbonatopløsning

I tidligere arbejde, Cai, Mary A.S. Lighthipe Professor på School of Marine Science and Policy i UD's College of Earth, Hav og miljø, viste, at der var en masse calciumcarbonatopløsning i undergrundens vand i den nederste bugt, men de vidste ikke, hvor det carbonat kom fra.

"Dette papir viser unikt bevis for, at carbonatet stammer fra disse nedsænkede vandbevoksede senge, "sagde Cai." Lavt vand i opstrøms hoveder og nærkystområder kan have en enorm mængde nedsænket akvatisk vegetation. "

I disse områder i sommertid, sollys kombineres med næringsstoffer for at tillade tætte SAV -senge at starte høje fotosyntese, der får pH i vandet til at stige, hvilket betyder, at vandet er mindre surt.

Fordi pH -værdien er så høj, forskerne var i stand til at indsamle og måle carbonatpartiklerne på bladets overflade, som de kunne skrabe og analysere. Medforfattere Chaoying Ni, professor i UD's afdeling for materialevidenskab og teknik og direktør for W.M. Keck Center for avanceret mikroskopi og mikroanalyse, og Yichen Yao, som var kandidat på materialeteknik, lavede mineralanalysen.

"Laboratoriet lavede et billede for os og viste karbonatet i disse sedimenter og sedimentet på bladene, partiklerne, deres koncentration var meget højere end bundsedimentet, "sagde Cai.

Teoretiske kulstofformationer

Da forskerne gik til et lavt område opstrøms Susquehanna -lejlighederne, de fandt også carbonatet, hvilket førte dem til deres teori om, at carbonatet dannes ét sted, især, i Susquehanna -lejlighedernes SAV -seng, og derefter transporteres den til den nedre bugt.

"Vi ved, at der er meget carbonatopløsning i den nederste bugt, og vi ved, at den øvre bugt er, hvor carbonatet dannes. Så i avisen, vi antager, at det er den dannelse i SAV -sengen, der transporteres nedstrøms og opløses, og vi gengiver denne nedstrøms transport med en numerisk model, "sagde Cai." Dette carbonat, der transporteres fra opstrøms, virkede faktisk som en måde at modstå, for at buffer systemets pH. "

Der er vigtige økologiske konsekvenser af dette fund ved, at kystnæringsforvaltning og -reduktion ikke kun hjælper med at bekæmpe lavt iltstress, men også forsuringstress til miljøer og organismer, der lever der via genopblussen af ​​nedsænket vegetation.

Cai sagde, at mens deres foreløbige resultater er opmuntrende, de næste trin er at afgøre, om carbonatpartiklerne virkelig transporteres af strømme og tidevand til den nedre bugt, og hvis ja, hvor hurtigt og under hvilke betingelser dette sker. Han vil tilbage til bugten for at sømme den manglende forbindelse mellem, hvor carbonatet dannes, og hvor det opløses.

"Dette er en meget interessant ting, "Cai sagde." Folk taler om forsuring af havet og taler meget sjældent om, hvad der modstår det, hvad kan buffer systemet mod forsuring af havet. Så det er det, vi vil finde. "