Sprækket grundfjeld i skove er en overset kilde til naturlig kuldioxid

Grundfjeldet under vores fødder har ry som et ugæstfrit sted. I modsætning, jorden er kendt for at vrimle med liv - fra mikrober til planterødder til insekter.

Dette perspektiv har sat jorden op som den vigtigste kilde til kuldioxid produceret af skove, CO ₂ er et naturligt biprodukt af livet i den. Men ifølge en undersøgelse ledet af University of Texas i Austin, den fremherskende opfattelse ridser bare i overfladen.

Undersøgelsen viste, at CO ₂ kan også produceres dybere under jorden i grundfjeldsbrud, og at denne kilde kunne tegne sig for op til 29% af den daglige gennemsnitlige CO ₂ udsendes af landet, afhængig af sæsonen.

Dette fund betyder ikke, at landskaber udleder mere CO ₂ ind i atmosfæren, men det udfordrer den konventionelle visdom om, hvor CO ₂ bliver produceret. Det kan også hjælpe med at forbedre klimaændringsmodeller, fordi man forstår hvordan og hvor CO ₂ er produceret er en væsentlig del af at skabe præcise prognoser.

Undersøgelsen koblede CO ₂ produktion i klippen til sæsonoptagelse af vand ved dybe trærødder mange meter under overfladen, et fund, der tyder på, at trærødder og de mikrobielle samfund omkring dem er kilden til CO ₂ -og at grundfjeldsbrud er et sted, hvor livet kan trives.

"Dette er et paradigmeskifte i forhold til, hvor handlingen er, " sagde Daniella Rempe, en assisterende professor ved UT Jackson School of Geosciences, der var medforfatter til undersøgelsen. "Jord er måske ikke den eneste nøglespiller i skovene."

Undersøgelsen blev offentliggjort den 6. december i JGR Biogeosciences .

Alison Tune, en kandidatstuderende ved Jackson School, ledet forskningen. Andre medforfattere inkluderer Jackson School Professor Philip Bennett, Jia Wang, en kandidatstuderende ved University of Illinois Urbana-Champaign, og Jennifer Druhan, en assisterende professor ved University of Illinois Urbana-Champaign, der spillede en nøglerolle i udformningen og udførelsen af ​​forskningen.

Jord sidder ikke oven på fast grundfjeld. Hellere, en overgangszone af sprækket og forvitret grundfjeld ligger mellem disse to yderpunkter. Denne ændrede sten er notorisk svær at prøve. Forskningen var baseret på et specialiseret prøvetagningsværktøj begravet i en bakkeskråning i det nordlige Californien, der strækker sig fra toppen af ​​det sprækkede grundfjeld til bunden, omkring 44 fod.

Dette værktøj afslørede hurtigt, at denne region var et aktivt sted for CO ₂ produktion.

"Der er et stort CO ₂ kilde under jorden, " sagde Tune. "Da vi første gang målte [CO ₂ ] koncentrationsprofiler i marken, vi var ret begejstrede for det, vi fandt."

Ved at analysere tusindvis af prøver indsamlet fra 2017-2019, forskerne opdagede, at CO ₂ blev ikke siddende. I den tørre sæson, CO ₂ rejste primært op i jorden, hvor den blev frigivet til atmosfæren. I den våde sæson, da grundvandet steg op for at fylde sprækkerne, næsten 50 % af CO ₂ opløst i vandet, som til sidst løber til vandløb og floder.

Forskerne fandt ud af, at dette opløste CO ₂ øger klippeforvitringen, med så meget som 80 % af det opløste kulstof i grundvandet, der forlader undersøgelsesområdet, der kommer fra det sprækkede grundfjeld. Dette fund er væsentligt, Rempe sagde, fordi det er første gang, forskere har været i stand til at finde ud af, hvor igangværende stenforvitring sker inden for bakkeskråningen.

Denne undersøgelse bygger på en voksende viden, der viser sprækket grundfjeld som en økologisk vigtig region. For eksempel, i en undersøgelse fra 2018, Rempe og samarbejdspartnere fandt beviser for klippefugt i brækkede klipper, der opretholder træer under tørke.

Mark Torres, en assisterende professor ved Rice University, der studerer, hvordan kulstof kredser gennem miljøer, sagde, at forskningen er betydningsfuld, fordi den kaster lys over en del af landskabet, der betragtes som en 'sort boks' mellem jorden og grundvandet.

"I mit arbejde, Jeg plejer at øse flodvand op, og jeg må udlede, hvad der foregår under en bakke, " sagde han. "Det, der virkelig er imponerende ved værket, er, hvordan de observerede ting, der er utroligt svære at se."

Forskerne planlægger at undersøge sprækket grundfjeld andre steder, herunder et lokalt forskningssted på Jackson School's White Family Outdoor Learning Center, en 266 hektar stor grund i Dripping Springs, Texas.

"Sprækket grundfjeld er virkelig almindeligt i Texas, hvor jorden er rigtig tynd og der er masser af dybe rodfældninger, " sagde Tune. "Det kunne være en vigtig del af kulstofkredsløbet i disse økosystemer, og det kunne være vigtigt at forstå det, når vi går fremad, og når klimaet ændrer sig over tid."