Бывший президент Барак Обама в 2014 году сделал исследование динамики углерода в этих прибрежных экосистемах своим приоритетом из-за их важности для глобального углеродного цикла.Несмотря на их роль в качестве потенциальных поглотителей или хранилищ углерода, до сих пор неясно, как различные биофизические процессы влияют на динамику углерода в этих экосистемах.Родриго Варгас из Университета Делавэра, используя средства из недавно присужденной ему награды Национального научного фонда за развитие карьеры, откроет лабораторию под открытым небом в заповеднике Сент-Джонс, который является составной частью Национального заповедника эстуариев Делавэра (DNERR) и частью Национальные заповедники эстуариев (NERR).
Его исследовательские усилия будут способствовать лучшему пониманию вертикальных и боковых потоков углерода — количества углерода, обмениваемого между землей и атмосферой, и количества углерода, обмениваемого между сушей и прибрежным океаном — в прибрежных водно-болотных угодьях.Благодаря награде NSF Career Award, Варгас, доцент кафедры наук о растениях и почвах Колледжа сельского хозяйства и природных ресурсов (CANR), также будет работать над расширением прав и возможностей студентов из числа меньшинств, интегрируя их в исследовательскую, образовательную и информационно-пропагандистскую деятельность, и будет увеличивать социальный капитал путем укрепления сети студентов, научных работников и исследователей в солончаках Делавэра и за его пределами.
Вертикальные и боковые потокиВертикальные потоки углерода включают количество углерода, поступающего из земли в атмосферу или из атмосферы в экосистему, и будут оцениваться путем измерения потоков двуокиси углерода (CO2) и метана (CH4), двух важных парниковых газов.
«Чистый обмен CO2 между атмосферой и земной поверхностью называется чистым обменом экосистемы», — сказал Варгас. «Если чистый экосистемный обмен отрицательный, это означает, что СО2 поглощается экосистемой. Если он положительный, это означает, что СО2 выбрасывается в атмосферу, и способ количественной оценки этого — с помощью метода вихревой ковариации, который измеряет обмен массой и энергией между атмосферой и земной поверхностью ».
В этом конкретном месте исследователи измеряют обмен CO2 и CH4 между экосистемой и атмосферой, используя первую вихревую ковариационную башню, установленную в штате Делавэр с 2015 года. Строительство этой башни было частично поддержано грантами, полученными Варгасом от штата Делавэр. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства создало программу стимулирования конкурентных исследований (NASA-EPSCOR), прибрежные программы Делавэра (DCP) и грант CANR на семена.
Башня является частью сети AmeriFlux, консорциума ученых, использующих сеть для работы с методом вихревой ковариации, измеряя потоки CO2 и CH4 на нескольких объектах по всей Америке.Варгас объяснил, что помимо вертикальных потоков важно также учитывать боковые потоки в солончаках.Поскольку они расположены на переходе между сушей и океаном — на границе раздела суши и воды, — проблема солончаков в том, что на их биогеохимию также влияют приливы, которые при подъеме приносят материю и энергию. Когда приливы отступают, они вытягивают материю и энергию, что затрудняет понимание углеродного цикла в этих экосистемах.
«Недавние исследования показали, что существует значительный боковой экспорт углерода из этих экосистем в прибрежные районы океана, и это то, что мы также хотели бы понять», — сказал Варгас. «Это очень сложная задача, и мы начинаем исследования с общей целью понять, как различные биофизические факторы регулируют вертикальные и боковые потоки углерода в приливных соляных болотах».Удаленные камерыСайт также оснащен цифровыми камерами, которые могут автоматически делать снимки экосистемы для изучения фенологии растений. Фенология растений сообщает о периодических жизненных циклах растений, таких как цветение или время распускания листьев.
Изображения сделаны в цвете, а также в инфракрасном диапазоне, что позволяет исследователям увидеть, как экосистема становится зеленой. Эта информация используется для понимания динамики углерода в экосистемах на основе многократных фотосъемок, называемых приповерхностным дистанционным зондированием.
"Вы можете увидеть индекс зелености, чтобы количественно оценить, насколько экологична экосистема, и он достиг своего пика к середине августа этого года, а затем вы начинаете терять это озеленение как часть годового цикла вегетации. Это также фантастическая возможность для гражданской науки и пропаганды , — сказал Варгас.Цифровая камера не только сообщает исследователям об озеленении участка, но и о событиях, которые они иначе не смогли бы исследовать, например, когда в 2015 и 2016 годах произошли крупные наводнения.«Одно наводнение было вызвано ураганом Хоакин», — сказал Варгас. «С помощью камер мы могли отслеживать, насколько высоким и обширным был уровень воды.
В 2016 году у нас было еще одно наводнение, но это наводнение было не из-за океанских штормов, а из-за внутреннего шторма, который принес воду через реку Св. .Река Джонс и наш сайт затопили ».Все изображения доступны в режиме онлайн в режиме реального времени как часть сети PhenoCam, что помогает повысить прозрачность и обмен данными между более широким научным сообществом.
Образовательная составляющаяВаргас также будет использовать эту награду, чтобы предоставить учащимся восьмых классов, которые обычно изучают углеродный цикл в рамках учебной программы своего класса, возможность получить практический опыт обучения, связанному с углеродом.Варгас планирует работать с профессионалами в DNREC и заповеднике Сент-Джонс, а также с Эми Траут-Нэр, старшим заместителем директора отдела профессиональных и непрерывных исследований UD, над разработкой модуля с использованием инструкций, основанных на явлениях, или инструкций по месту. например, обучение в заповеднике Сент-Джонс — специально для обсуждения вопросов углеродного и энергетического обмена в экосистемах.
Кроме того, Варгас стремится создать возможности для студентов из числа меньшинств, участвующих в программе UD Associate in Arts Program (AAP), для содействия академическим успехам в областях науки, технологий, инженерии и математики (STEM).«Одна из вещей, над которой я работал с самого начала в UD, — это расширение прав и возможностей недостаточно представленных студентов», — сказал Варгас. «Предоставляя возможности для учебы и увеличивая социальный капитал, мы укрепляем сеть студентов, научных работников и исследователей в Делавэре и за его пределами. Я латиноамериканский и латиноамериканские профессора составляют меньшинство в UD, а латиноамериканские студенты также составляют меньшинство в UD.
Таким образом, Я твердо привержен поддержке недостаточно представленных студентов и аспирантов в областях STEM. Это большой толчок к этому предложению ».
Варгас будет работать с Дэвидом Сатраном, директором программы Associate in Arts Program, чтобы настроить возможности для студентов AAP, и будет привлекать своих нынешних аспирантов в качестве наставников для студентов AAP.