大自然的神奇的韧性在干旱实验在生物圈2号

一组80名国际研究科学家旨在完成史无前例的实验中他们强迫世界唯一的封闭的雨林,位于亚利桑那大学生物圈2号,通过控制干旱和恢复的四个月。

自然
“雨林在玻璃柜台”在生物圈2号接收雨水经过两个月的干旱的B2瓦尔德实验。(图片来源:迷迭香Brandt)。

这种独特的实验将有助于描述一个更好的全球气候变化将如何影响地球的生态系统。

他们的发现,最近在《华尔街日报》报道科学透露,热带雨林的减少大约70%的碳储存,在关注有关森林的收集和存储能力空气中的二氧化碳随着气候变化进步。然而,复杂的水资源战略和网络支持森林土壤相互作用被发现的稳定当面对极端的干旱。

“森林,在某种程度上,令人惊讶的是有弹性的干旱,”劳拉·梅瑞迪斯说,三种项目和自然资源学院的助理教授和环境学院农业和生命科学。

玻璃幕墙雨林在生物圈2号,主机90植物覆盖区域的大小7个网球场,允许科学家模拟干旱生态系统。

实验中,称为水、大气和生活动力——或者瓦尔德,这在德国意味着“森林”——旨在收集的所有数据可能在干旱和rewet过程。

大约2英里的聚四氟乙烯管和133多传感器定位大致3-acre雨林瞬间捕捉测量一切从大气中碳池和植被,深水土壤过程和微生物。

我们使用稳定同位素微量碳和水的运动通过生态系统在正常情况下和严重的干旱,这揭示了奇怪plant-ecosystem交互。

劳拉·梅瑞迪斯项目领导和助理教授,学校的自然资源和环境,亚利桑那大学农业与生命科学学院

“重要的是,个别植物不都以同样的方式应对干旱。一些十分干旱敏感和迅速放缓关键碳和水骑自行车为了安全起见,而其他人更宽容的干旱和维护其功能甚至在风险更大的干旱条件下,“梅雷迪思说。

在他们的实验中,研究小组分类的反应植物的耐旱和干旱敏感性在灌木丛物种和大树冠的树。

我们观察到的一个最惊人的反应之间的大型、耐旱和drought-sensitive树。

项目领导和教授克里斯蒂Werner生态生理学、弗莱堡大学

大,drought-sensitive树通常狂饮最水,尤其是从表层土。随着表土是第一个干旱灾期间,这些树的最快和最严重不足的水,沃纳解释道。科学家们预期drought-sensitive树会立即从水资源在土壤深处。

相反,他们大大减少了用水量,只有诉诸于深水储备在非常极端的干旱。通过这种方式,他们保守拖水储备尽可能长时间。

项目领导和教授克里斯蒂Werner生态生理学、弗莱堡大学

大,耐旱树木倾向于持有树冠叶子最长的时期,提供持续的阴影和保留额外的表层土的灌木丛脱水。

有干旱响应内植物的多样性有助于保持更大的整个生态系统的碳和水的循环功能,在干旱的充分程度,以及快速响应新的可用性的水分与雨的到来。

劳拉·梅瑞迪斯项目领导和助理教授,学校的自然资源和环境,亚利桑那大学农业与生命科学学院

在森林里碳储存的时候系统面临越来越大的干旱胁迫显著下降,植物释放更多的挥发性有机化合物,或挥发性有机化合物的仪器,通信和信号的一部分在植物和土壤微生物。挥发性有机化合物的仪器主要是重要的植物如何处理压力。

根据结果,有一个流动的各种排放挥发性有机化合物的仪器,包括己醛、异戊二烯和单萜,最后可以帮助云凝结和雨的形成,可能作为抵御干旱。

当植物健壮的向大气中排放的挥发性有机化合物的仪器,土壤中的微生物捕获一些化合物,减少的最大数量会排放到大气中的热带雨林。

“这平衡作用的土壤微生物植物挥发性有机化合物排放持续,即使在严重干旱,这表明我们需要微生物活动的作用在大气过程更好的考虑,“梅雷迪思说。

瓦尔德的研究小组进行处理数据来自实验,目前看生态系统最小的规模,微生物。团队专注于定义机制碳和水的循环在这些小的尺度上通过记录土壤和根微生物的基因组和代谢组配置文件。

“实验生态系统,就像我们在生物圈2号,让研究人员了解整个生态系统的整体响应压力,”梅雷迪思说。“当我们努力理解和预测生态系统功能,以应对全球气候变化,我们必须要考虑植物功能群及其与土壤和大气的相互作用,在观察和建模研究。”

期刊引用:

维尔纳,C。。(2021)在干旱生态系统通量和恢复一个实验性的森林里。科学doi.org/10.1126/science.abj6789

来源:https://arizona.edu

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