Ученые обнаружили, что пыль из пустыни Гоби и Центральной долины Калифорнии внесла больше фосфора для растений в Сьерра-Невада, чем выветривание коренной породы, которое разрушает скалу, погребенную под почвой. Фосфор — один из основных элементов, необходимых растениям для выживания, а Сьерра-Невада считается экосистемой с ограниченным содержанием фосфора.«В последние годы было немного загадкой, как все эти большие деревья поддерживались в этой экосистеме без большого количества фосфора в коренной породе», — сказала Эмма Аронсон, доцент кафедры патологии растений и микробиологии в Калифорнийском университете в Риверсайде. «Эта работа начинает разгадывать эту загадку и показывать, что пыль может формировать эту культовую экосистему Калифорнии».Аронсон является соавтором только что опубликованной статьи об исследовании в журнале Nature Communications.
Двое других ученых, связанных с Калифорнийским университетом в Риверсайде, являются соавторами: Челси Кэри, бывший научный сотрудник лаборатории Аронсона, получивший докторскую степень; и Джон Боттофф, полевой техник университетского центра природоохранной биологии.Исследование может помочь ученым предсказать последствия изменения климата, которое, как ожидается, приведет к усилению засухи и созданию более пустынных условий по всему миру, возможно, включая Калифорнию. Если это произойдет, на основании этих выводов, ученые ожидают, что в атмосфере будет перемещаться намного больше пыли, которая, вероятно, принесет фосфор и важные питательные вещества в отдаленные горные экосистемы.
Такие питательные вещества, как углерод, азот и фосфор, регулируют распространение жизни по поверхности Земли. Поэтому важно понимать различные источники питательных веществ, включая подстилающую почву и пыль, разносимую ветром.
Количественная оценка важности пыли, которая чувствительна к изменениям климата и землепользования, имеет решающее значение для прогнозирования реакции экосистем на глобальное потепление и более широкое использование земель.Мало что известно о роли пыли в горных лесных экосистемах, таких как Сьерра-Невада.
Чтобы изменить это, исследователи количественно оценили относительную важность пыли и коренных пород в обеспечении питательными веществами экосистемы на четырех участках с увеличивающейся высотой, примерно от 1300 до 8800 футов, в Сьерра-Невада, к востоку от Мерсед.Затем они объединили собранную пыль с существующими данными об эрозии в том же месте. Они улавливали пыль с помощью самодельных пылесборников, которые представляли собой сковороды с антипригарным покрытием, заполненные стеклянными шариками, чтобы пыль не разносилась.
Кастрюли были прикреплены к шестифутовым шестам, чтобы пыль, поднятая исследователями, не попала в сковороды.Исследователи изучили изотопные сигнатуры нескольких элементов в пыли, чтобы определить место происхождения пыли.
Изотопы действуют как отпечаток пальца источника происхождения.Процент азиатской пыли колеблется от 20 процентов в среднем на самой низкой высоте до 45 процентов в среднем на самой высокой высоте. Процент был выше на более высоких участках, потому что пыль имеет тенденцию подниматься высоко в воздушном потоке и не падает, если не ударяется о какой-либо объект, например, гору.Исследователи обнаружили, что количество пыли от источников Центральной долины было больше на более низких высотах по сравнению с более высокими.
Это было ожидаемо, но они также обнаружили, что больше пыли Центральной долины попадало на более высокие высоты позже в сухой сезон, чем сразу после весенних дождей.«Учитывая, что мы проводили измерения в 2014 году, в разгар засухи, это заставляет нас думать, что засуха является здесь одним из факторов». — сказал Аронсон.
Исследователи полагают, что их выводы будут верны для других горных экосистем по всему миру и будут иметь значение для прогнозирования реакции лесов на изменения климата и землепользования.