Већ 30 година научници посматрају како солни мочвара у централном Мериленду дише. Односно, они су проучавали како један екосистем Цхесапеаке Баи-а извлачи угљен-диоксид из атмосфере, складишти део угљеника у подземље и део га ослобађа у ваздух у облику метана.
Уз пут су манипулирали околишом опонашајући будући свијет с више атмосферског угљичног диоксида (ЦО 2 ), стакленичких плинова који су највише заслужни за глобално загријавање, виши ниво мора и више храњивих састојака у води из загађеног отјецања. Када сезона раста почне овог пролећа, они ће истражити још један део слагалице у нади да ће стећи јаснију слику онога што будућност носи. Желе знати шта се догађа са мочваром када температура порасте.
„Ми смо у овом мочвари подизали ЦО 2 већ 30 година, али [повишени] ЦО 2 долази са загревањем“, каже Пат Мегонигал, водећа истраживачица нове студије у истраживању Ветланд-а за глобалне промене у Смитхсониан Ресеарцх Центер (СЕРЦ) . „Грејање ваздуха се временом претвара у тло. Управо се спремамо да нападнемо тај део тога. "
Као заменик директора Центра за истраживање животне средине, Мегонигал надгледа ово поље, где десеци научника спроводе експерименте. Овде је мочвар прекривен тестним парцелама које личе на бистре пластичне просторије саграђене на закрпама од трске и траве. Пластичне контрактуре пију пејзаж прекрижен плочницима, кабловима и цревима. Ту и тамо плочници су наглашени дрвеним кутијама у којима се налазе различите контролне станице.
Истраживачи попут Мегонигала више од три деценије проучавају климатске промене на овом мочвару од 125 хектара у неразвијеном комаду реке Рходе. Оно што су научили има важне импликације, не само на будућност мочварних подручја, већ и на предстојеће климатске промене, јер губитак мочварних подручја попут мочвара и мочвара може избацити милионе тона угљен-диоксида у атмосферу.
Иако заузимају само четири до шест процената копнене површине Земље, мочварна подручја попут мочвара, мочвара и мангровних шума садрже четвртину свих угљеника ускладиштеног у земљиној земљи.
Све биљке преузимају угљен диоксид из атмосфере и претварају угљен у лишће, стабљике и коријење. Али, угљен се ослобађа назад у атмосферу када бактерије у тлу разграђују опало лишће и други мртви биљни материјал.
Међутим, у мочварним подручјима честа натапања водом одузимају кисеоничним бактеријама које воле воду и успоравају их. Мртва биљна материја не пропада тако брзо као у сушном окружењу, па се накупља, сабија и претвара у тресет богати угљеником. Чување угљеника на тај начин спречава атмосферу од пораста угљен-диоксида.
Али постоји мрачнија страна приче. Мокри влажни услови припремају се за ферментацију, што ствара метан, други гасак на бази угљеника који је 25 до 45 пута јачи од угљендиоксида. У ствари, мочварна подручја представљају највећи појединачни извор метана, производећи процену од 22 процента све глобалне емисије метана.
У децембру 2015., лидери из 195 земаља постигли су у Паризу споразум којим се глобално загревање ограничава на највише 2 степена Целзијуса (3, 6 степени Фаренхеита) изнад прединдустријског нивоа. Поред тога, обавезали су се да ће истражити методе које ће тај број смањити на 2, 7 степени Фаренхајта изнад нивоа прединдустријске.
Просечне по целом свету, температуре су већ порасле за 1, 4 степена Ф у последњих 120 година, тако да ће за постизање тако амбициозних циљева бити потребно брзо смањење глобалних емисија гасова са ефектом стаклене баште, што је немогуће надгледати без разумно тачног рачуноводства биланса између емисије угљеника и складиштења угљеника широм света. Због тога глобални лидери морају схватити шта се дешава у мочварним подручјима.
„Ништа се не може скинути са стола“, каже Виргиниа Буркетт , главна научница за промену климе и коришћења земљишта у америчком Геолошком заводу. „Сви системи ће се морати проценити у смислу способности складиштења угљеника, а не само емисија. Секвестрација угљеника и како људи могу побољшати способност система као што су мочварна подручја да складиште угљен, такође је од суштинске важности за разумевање, како би се направила ова огромна смањења која су пројектована и очекивана од стране међународне заједнице.
Истраживачи попут Пат Мегонигала (лево) проучавају климатске промене у овом мочвару од 125 хектара у неразвијеном комаду реке Рходе више од три деценије. (Смитхсониан Ресеарцх Ресеарцх Центер) Међутим, факторинг природних екосистема у једначину неће бити лак.
Колико мочварних станишта заузимају угљеник, колико се ослобађају, колико брзо се накупља тло и да ли ће плимна мочварна подручја ићи у корак са или ће их прогутати дизала мора сви су фактори који су међусобно повезани и зависе од различитих утицаја.
Као и провлачење једне линије у запетљану мрежу конопа, како се једна петља отпушта, друга се затеже, мењајући облик целог снопа. У мочвари, температура, сланост, угљен диоксид и загађење које тече с копна, сви се одједном мењају. Током година, научници су хватали чвор, разоткривали сложеност, али има још много тога за разумети.
Како ће Мегонигалов експеримент за загревање тла кренути овог пролећа , он ће подићи топлину од врха биљака све до дна коријенске зоне, четири и по метра испод површине.
До пролећа ће његов тим додати 30 нових пробних плоха у њихов угао мочваре. Користећи низ инфрацрвених топлотних сијалица и мрежу електричних каблова потонутих у тло, Мегонигал ће подизати температуру на својим парцелама у сталним корацима. Пораст ће се кретати од 0 степени до 7, 2 степена Фаренхеита изнад околног окружења, приближавајући најтоплије услове предвиђене за 2100. годину ако ништа не учините за сузбијање климатских промена.
Његов примарни циљ је разумевање фактора који утичу на пропадање и акумулацију мртве биљне материје у сланом мочвари. Ако се земљано тло изгради довољно брзо, можда ће моћи да држи корак са порастом нивоа мора. Ако не, мочвара се може једноставно утопити.
Питање је убод ноктију за заједнице које зависе од мочвара, које пружају матична места за важне комерцијалне рибе и загушују ниско лежећу земљу од олујних удара и удара.
Теренско место, где на десетине научника спроводе експерименте, испресечено је пластичним контрацепцијама и прекрижено даскама, кабловима и цревима. (Кимбра Цутлип) Према језграма тла, слана мочвара у истраживачком центру за животну средину опстаје већ 4.000 година. Током тог времена, залив Цхесапеаке порастао је 15 стопа, а мочвара се непрестано развијала како би одржала корак.
Многа мочварна подручја широм света учинила су исто. Али клима се мења и ниво мора расте брже него икад. Поред тога, загађење је променило хемију воде, а новонастале врсте биљака и животиња могу изменити важне аспекте у функцији екосистема. Чак се и количина испирања седимената у мочварна подручја брзо мењала са људским развојем на копну.
Мегонигал предвиђа да ће додатна топлота осветити микробе под земљом, повећавајући брзину разградње корена и друге органске материје. Ако је то случај, то би могло претпоставити споро потонуће мочваре и испуштање више метана у атмосферу. Онда опет, можда не.
Можда ће спорији микроби почети доминирати “, каже Степхен Лонг, професор науке о култури и биљној биологији на Универзитету у Иллиноису и главни уредник часописа Глобал Цханге . Или комбинација загревања и додатног угљен-диоксида довешће до раста биљака брже него што могу пропадати, а обе могу подићи ниво мочваре. „Постаје врло тешко са сигурношћу предвидјети шта ће се догодити, због чега је експеримент попут овог толико важан“, каже он.
Лонг је међу многим истраживачима који су спровели експерименте на мочварном месту Смитхсониан. Каже да је и сама помисао обављања ове врсте радова у природном окружењу била револуционарна када је први експеримент успостављен пре 30 година. Постоји толико много фактора који се у природи морају контролисати или водити рачуна да су многи у научној заједници мислили да то није могуће.
Берт Драке, биљни еколог и виши научник емеритус из Центра за истраживање животне средине, човек је који их је доказао погрешним још 1985. године.
Раст биљке корелира са количином угљеног уноса, а Драке је у почетку смислио елегантан експеримент за праћење раста у мочвари. „Добро сам рекао, уместо да идемо тамо и да измеримо све биљке, ми ћемо само измерити флукс ЦО 2 “, каже он. „Људи који су прегледали наш предлог мислили су да се продужујемо далеко изнад онога што су веровали да је лабораториј изведив на терену.“
Берт Драке, биљни еколог и виши научник емеритус из Центра за истраживање животне средине, осмислио је елегантан експеримент за праћење раста у мочвари. (Смитхсониан Ресеарцх Ресеарцх Центер) Драке је дизајнирао серију цилиндричних комора са отвореним дном како би се поставио преко закрпа. Пречник, висок око три метра, имали су осмеространи алуминијумски цевни оквир са јасним пластичним зидовима и отвореним горњим делом да не би заробили топлоту као стакленик. Затим је убацио угљен диоксид у коморе, подигавши ниво на оно што се очекивало 100 година у будућности.
"Могли бисмо надгледати концентрацију ЦО 2 који улази у коморе, и ЦО 2 унутра, и ЦО 2 излази", каже он. Непосредни резултати показали су да су седре у Дракеовим коморама расле с додатном енергијом, лако натапајући додатни угљен диоксид, док се траве нису промениле. Образац се поклапа са оним што су научници видели у лабораторији и доказао је да његова метода делује. Успешно је управљао контролисаном студијом у иначе неконтролисаном окружењу. Дрејк је сада могао да верује другим запажањима о томе како су биљке користиле воду и храњиве састојке и у интеракцији са средином обогаћеном угљен-диоксидом. „Помоћу таквог приступа могли бисмо измерити нето добитак у угљенику или губитак, и то учинити у корелацији са температуром, падавинама, сунчевом светлошћу, како сте то именовали.“
Као демонстрација да је такав експеримент могућ, Драке никада није очекивао да ће његов пројекат постати темељ за теренско место које ће трајати три деценије и инспирисати сличан рад у другим срединама широм света. Ово је сада најдужа теренска студија о утицајима пораста угљен-диоксида на биљну заједницу и још увек траје.
„Док смо то проучавали, угљен-диоксид у атмосфери је дошао до приближно 13 или 14 одсто“, каже Драке. „Ниво мора достигло је 10 или 15 цм (4 до 6 инча).“ Штавише, он и десетине истраживача који су сада радили експерименте на том месту успели су да посматрају мочвара кроз читав низ услова животне средине., од влажних година до сувих, од топлих до хладнијих година, дугих сезона раста и кратких.
„Имајући тако дуго континуирано истраживање заиста нам даје огромне количине информација које једноставно не можемо добити било који други начин, “ каже Лонг. „[Драке] је преузео нешто потпуно ново када га је поставио. То је била веома смела ствар и успела је. “
Једно од раних открића Дракеа било је да повећање угљен-диоксида у мочвари доводи до повећаних емисија гасова метана. Такође су сазнали да биљке седре не превладавају траву, упркос њиховој способности да брже расту у окружењу са великим угљендиоксидом.
Свако откриће довело је до додатних питања, а место на терену је експоненцијално расло. Научници попут Мегонигала који су пратили Дракеа, побољшали су свој дизајн, уклонили заварене алуминијумске оквире за ПВЦ, повећали коморе и додали их више за додатне студије. Уз пут, нови експерименти су дубље ушли у сложене интеракције екосистема.
Раст биљке корелира са количином угљеног уноса, а Берт Драке (провјеравајући мјерења) је у почетку смислио елегантан експеримент за праћење раста у мочвари. (Смитхсониан Ресеарцх Ресеарцх Центер) Када су научници повећали азот у земљи да би симулирали све већи одток са земље, открили су да нису све биљке реаговале исто, а њихови одговори су се променили у зависности од расположивог угљен-диоксида и воде. Корак по корак, раздвајали су важне интеракције, тражећи прозор о томе како би мочвара могла изгледати у следећих 100 година.
У 2015. години Мегонигал је објавио студију у којој су он и његове колеге подвргли биљке различитим водостајима како би видели како ће реаговати на пораст нивоа мора. „Очекивали смо да ће мочвара, како почиње да се потапа, сачувати више угљеника и бити у стању да иде у корак са порастом нивоа мора“, каже Мегонигал. Њихово размишљање је било да ће чешћа натапање воде задржавати низак ниво кисеоника у горњем слоју тла. То би успорило микробе који распадају коријење мртвих биљака и омогућило акумулирање више тла.
Али то се није догодило. Попут малих сноркеллс за микробе, коријење транспортује кисик из зрака доље у тло, што значи да заправо није важно колико тла проводи под водом. Оно што је важно је колико коријена испоручује микробима кисик. Мегонигал је открио да што више корена имате, долази и до више разградње.
"Начин на који је распадање представљено у моделима не бави се утицајем биљака", каже Мегонигал. „Дакле, наши модели су, углавном, погрешни, бар на основу ове једне студије. Морамо се усредсредити на комбинацију ових ствари, јер ће њихове интеракције бити од пресудног значаја за разумевање климатских промена. "
За креаторе политика, разумевање комбинације фактора који утичу на опстанак мочварних подручја је много више од једноставно знати шта ће се догодити. Активно управљање земљом биће пресудни део стратегија неких земаља да задрже покров на глобалном загревању.
Према Буркетту из америчког Геолошког завода, то не би могло бити хитније. „[Мокре мочваре] природно емитују метан, али оне такође складиште милијарде тона угљеника, а начин на који управљају утиче на стопе сакупљања и ослобађања угљеника.“
Одржавањем или враћањем природне хидрологије у мочварна подручја може се повећати њихова способност складиштења угљеника, док превођење у пољопривреду или рибњаке шкампи може ослободити оно што се складишти у земљи као угљен диоксид.
„Кључна порука за креаторе политике је да су мочварна подручја сложени системи, “ каже она „Да бисте побољшали дугорочно складиштење угљеника у овим мочварним системима, морате разумети биогеохемијску цикличку емисију угљеника у њима. То је научно настојање које ће помоћи подржати опредељење земаља широм света у Паризу. "
Оно што су научници научили у овом теренском пројекту важно је, не само за будућност мочварних подручја, већ и за предстојеће климатске промене, јер би губитак мочварних подручја попут мочвара и мочвара могао у атмосферу избацити милионе тона угљен-диоксида. (Том Моздзер)
