พื้นดินใต้ฝ่าเท้าของคุณมีคาร์บอนประมาณ 2,500 กิกะตัน ซึ่งเป็นปริมาณคาร์บอนประมาณสามเท่าในบรรยากาศของเรา และมากกว่าสี่เท่าในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด – ต้นไม้ มด วาฬ และมนุษย์ – รวมบนโลกของเรา แม้จะมีสิ่งนี้ ไดนามิกที่ขับเคลื่อนวัฏจักรคาร์บอนในดินยังมีความเข้าใจน้อยกว่าไดนามิกของสต็อกคาร์บอนอื่นๆ ขณะนี้ นักวิจัยจากทั่วเวอร์จิเนียเทค ร่วมกับนักวิทยาศาสตร์จากกรมวิชาการเกษตรของสหรัฐอเมริกา เครือข่ายหอดูดาวเชิงนิเวศแห่งชาติของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (NEON)
และมหาวิทยาลัยอื่นๆ กำลังเสนอมุมมองใหม่เกี่ยวกับกระบวนการ
เหล่านั้น โดยเผยให้เห็นว่าความชื้นคือ เป็นตัวขับเคลื่อนที่สำคัญในการควบคุมและการกักเก็บคาร์บอนในดิน Brian Strahmศาสตราจารย์จากDepartment of Forest Resources ของ College of Natural Resources and Environment กล่าวว่า “เรากำลังแสดงให้เห็นในระดับโมเลกุลว่ามีการแบ่งแยกอย่างใหญ่หลวงในวิธีที่คาร์บอนในดินหมุนเวียนระหว่างระบบดินที่ชื้นและแห้งแล้ง” และการอนุรักษ์สิ่งแวดล้อมและเป็นผู้ตรวจสอบหลักเกี่ยวกับทุนสนับสนุนการวิจัยนี้ “สิ่งนี้มีประโยชน์ในการช่วยให้เราสามารถจินตนาการถึงสองแบบจำลองที่แตกต่างกันโดยพื้นฐานว่าคาร์บอนมีความเข้มข้นและเคลื่อนที่อย่างไรในดิน” การค้นพบนี้ตีพิมพ์ในวารสาร Proceedings of the National Academy of Sciencesซึ่งขัดแย้งกับความคาดหวังเบื้องต้นของกลุ่มเกี่ยวกับปัจจัยที่ทำให้ดินมีประสิทธิภาพในการกักเก็บคาร์บอน
Kate Heckman นักวิทยาศาสตร์ด้านชีววิทยาวิจัยของ Forest Service และผู้เขียนนำรายงานกล่าวว่า “ประเด็นสำคัญคือสิ่งที่เราคิดว่าเรารู้เกี่ยวกับคาร์บอนในดินนั้นผิด” “สมมติฐานเริ่มต้นของเรามุ่งเน้นไปที่ความสำคัญของแร่ธาตุในดินบางชนิดที่เราสันนิษฐานว่ามีความสำคัญต่อการคงอยู่ของคาร์บอน หรือระยะเวลาที่คาร์บอนอยู่ในดิน นอกจากนี้ เรายังคิดว่ารูปแบบอุณหภูมิทั่วทั้งไซต์จะเป็นตัวควบคุมอายุคาร์บอนที่แข็งแกร่ง แต่เราไม่เห็นสัญญาณที่เราคาดว่าจะเห็นซึ่งเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิหรือธรณีวิทยาของดิน”
ตัวอย่างดินในทวีปต่างๆ
เพื่อทำความเข้าใจเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างคาร์บอนในดินและความชื้น กลุ่มใช้ตัวอย่างหลักที่รวบรวมโดย NEON ซึ่งเป็นเครือข่ายการสังเกตการณ์ที่ทำงานเพื่อรวบรวมข้อมูลทางนิเวศวิทยาระยะยาวทั่วทั้งทวีปอเมริกาเหนือเพื่อทำความเข้าใจว่าระบบนิเวศมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไร ส่วนหนึ่งของความพยายามดังกล่าว โรงงานแห่งนี้ได้ติดตั้งเซ็นเซอร์ในพื้นดินหลายร้อยตัวเพื่อตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของดิน แกนลึกหนึ่งเมตรที่พวกเขาขุด – 400 ชิ้นถูกนำมาใช้ในการศึกษานี้ – ทำให้นักวิจัยได้ภาพรวมที่สำคัญของ “ขอบฟ้า” หรือชั้นดินที่มีลักษณะเฉพาะแตกต่างกันไปตามอายุและองค์ประกอบ “การเปิดแกนนั้นเหมือนกับการได้เห็นส่วนต่าง ๆ ของประเทศผ่านสแนปช็อตของดินขนาด 8 x 200 มิลลิเมตร” เอเดรียน กัลโล ผู้ซึ่งได้รับมอบหมายให้ทำการวิเคราะห์แกนเบื้องต้นหลายอย่างและเพิ่งสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอกกล่าว ในสาขาวิทยาศาสตร์ดินที่ Oregon State University “ไม่ใช่เรื่องแปลกที่จะเปิดแกนกลางและคิดว่า ‘เกิดอะไรขึ้นบนโลกนี้กับสี หิน และราก?’ จากนั้นฉันก็ต้องดูภาพถ่ายทางอากาศ แผนที่ภูมิประเทศ และคำอธิบายดินจากสถานที่ใกล้เคียงเพื่อช่วยให้ฉันเข้าใจประวัติภูมิประเทศ”เริ่มต้นด้วยตัวอย่างหลักเหล่านั้น นักวิจัยใช้การผสมผสานระหว่างการวิเคราะห์องค์ประกอบเรดิโอคาร์บอนและโมเลกุลเพื่อเปิดเผยความสัมพันธ์ระหว่างความอุดมสมบูรณ์และการคงอยู่ของคาร์บอนในดินและความพร้อมของความชื้นในพื้นที่ที่เก็บตัวอย่าง
“ฉันมุ่งความสนใจเป็นพิเศษไปที่การสลายตัวของคาร์บอนในดินที่อาจแตกต่างกันตามการไล่ระดับสีในสภาพอากาศขนาดใหญ่” ผู้ช่วยศาสตราจารย์Angela Possingerผู้ศึกษาวิทยาศาสตร์ดินในคณะวิชาพืชและสิ่งแวดล้อมในวิทยาลัยเกษตรและวิทยาศาสตร์สิ่งมีชีวิตกล่าว “เราลงเอยด้วยการแบ่งพื้นที่ออกเป็นระบบที่สามารถจัดกลุ่มได้กว้างๆ ว่าเป็นสภาพอากาศแบบ ‘ชื้น’ และ ‘แห้งแล้ง’ ซึ่งไปด้วยกันกับความแตกต่างอื่น ๆ มากมายในระบบนิเวศและคุณสมบัติของดิน การแบ่งส่วนนี้ช่วยให้เราอธิบายความแตกต่างของอัตราการสลายตัวในสหรัฐอเมริกาได้ดีขึ้น”
รองศาสตราจารย์Brian Badgleyจาก School of Plant and Environmental Sciences ได้ช่วยในการตีความข้อมูล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการพิจารณาความหมายทางชีววิทยาของการค้นพบนี้ เขากล่าวว่าการวิจัยช่วยเติมเต็มช่องว่างความรู้ในความเข้าใจของเราเกี่ยวกับจุลชีววิทยาของดินในวงกว้าง
“ช่องว่างระหว่างวิธีที่เราวิเคราะห์ชุมชนจุลินทรีย์ในดินโดยใช้ตัวอย่างเพียงไม่กี่กรัม ไปจนถึงระดับภูมิภาคและระดับโลกที่มักพิจารณาถึงการหมุนเวียนของคาร์บอน ถือเป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่” แบดจ์ลีย์กล่าว “การระบุระบบย่อยของทวีปในงานวิจัยนี้ให้กรอบแนวคิดที่น่าตื่นเต้นสำหรับวิธีพิจารณากระบวนการของจุลินทรีย์ในภูมิประเทศที่กว้างใหญ่”ผู้เขียนนำ Heckman ซึ่งทำงานร่วมกับนักวิจัยที่ Michigan Technological University หวังว่านักวิทยาศาสตร์จะต่อยอดจากผลการวิจัยเหล่านี้ พื้นที่ตรวจสอบในอนาคตแห่งหนึ่งที่เธอแนะนำคือการศึกษาการจัดการไร่นาและพื้นที่เพาะปลูก ซึ่งจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เห็นโดยตรงว่าการเปลี่ยนแปลงของความชื้นส่งผลต่อกระบวนการคาร์บอนในดินอย่างไร
“คาร์บอนอินทรีย์ในดินได้รับการพิจารณาว่าเป็นหนึ่งในแนวทางการดักจับและกักเก็บคาร์บอนที่มีแนวโน้มมากขึ้นที่เรามี และการทำความเข้าใจเกี่ยวกับบทบาทของความชื้นในกระบวนการนั้นเป็นสิ่งสำคัญในการช่วยให้เราตระหนักถึงศักยภาพดังกล่าว” เฮ็คแมนกล่าว “ความหวังของฉันคือการศึกษาครั้งนี้กระตุ้นให้ชุมชนวิทยาศาสตร์ของเราจำนวนมากตรวจสอบบทบาทของความชื้นในวัฏจักรคาร์บอนภาคพื้นดิน”
Strahm เน้นย้ำว่าเป็นสิ่งสำคัญสำหรับนักวิทยาศาสตร์ที่ตรวจสอบคาร์บอนทั่วโลกเพื่อทำความเข้าใจว่าระบบดินที่แตกต่างกันต้องการแบบจำลองที่แตกต่างกันเพื่อทำนายการเปลี่ยนแปลงของปริมาณคาร์บอนในดิน
“เราไม่สามารถใช้มุมมองและแบบจำลองร่วมสมัยเพื่อทำนายว่าระบบดินเหล่านี้จะเปลี่ยนแปลงอย่างไรในอนาคต” Strahm ซึ่งเป็นศาสตราจารย์ในเครือของGlobal Change Centerกล่าว “เมื่อเราคาดการณ์ว่าระบบจะเปียกหรือแห้งขึ้น เรากำลังย้ายระบบจากถังหนึ่งไปยังอีกถังหนึ่ง แต่การเปลี่ยนแปลงแบบนั้นมีความหมายแฝงในทุกรูปแบบ ดังนั้นการเห็นคุณค่าของสองระบบที่แตกต่างกันจะเป็นก้าวกระโดดทางความคิดที่สำคัญ”
credit : pescalluneslanparty.com sfery.org planesyplanetas.com vosoriginesyourroots.com citadelindustry.com tomklaasen.net tglsys.net nezavisniprostor.net greensys2013.org northpto.org
