Rośliny i drzewa rozciągają swoje korzenie na Ziemię, aby pobierać składniki odżywcze i wodę z gleby – uważa się, że te korzenie spadają, gdy poruszają się głębiej pod ziemią. Ale nowe badanie przeprowadzone przez wieloinstytucjonalny zespół naukowców pokazuje, że wiele roślin rozwija drugą, głębszą warstwę korzeni-często ponad trzy stopy pod ziemią-w celu uzyskania dodatkowego pożywienia.
Opublikowane w czasopiśmie Nature Communications, badanie ujawnia wcześniej nierozpoznane wzorce rootowania, zmieniając nasze zrozumienie, w jaki sposób ekosystemy
Odpowiedz na zmieniające się warunki środowiskowe. Co ważniejsze, badanie sugeruje, że rośliny mogą transportować i przechowywać stały węgiel głębszy niż obecnie sądzono-powitalne wiadomości w czasach, gdy poziomy CO2 mają najwyższy poziom 800 000 lat, zgodnie z „stanem globalnego raportu klimatu” Światowej Organizacji Meteorologicznej.
„Zrozumienie, gdzie rośliny rosną korzenie, jest niezbędne, ponieważ głębsze korzenie mogą oznaczać bezpieczniejsze i długoterminowe magazynowanie węgla. Ostrzejsze warunki na głębokości mogą zapobiec, aby drobnoustroje karmione detrytusem zwolnienie węgla z powrotem do atmosfery”, mówi Mingzhen Lu, adiunkt w Departamencie Środowiska Nowojorskiego Uniwersytetu i autorowi. „Nasze obecne obserwacje ekologiczne i modele zwykle zatrzymują się na płytkich głębokościach; nie patrząc wystarczająco głęboko, mogliśmy przeoczyć naturalny mechanizm magazynowania węgla głęboko pod ziemią”.
Zespół badawczy wykorzystał dane z National Ecological Observatory Network (NEON) w celu zbadania głębokości zakorzeniania. Neonowa baza danych obejmuje próbki zebrane z gleby 6,5 stóp poniżej powierzchni, znacznie głębiej niż głębokość tradycyjnych badań ekologicznych. Ta bezprecedensowa głębokość pozwoliła badaczom wykryć dodatkowe wzorce korzeni, obejmując różnorodne strefy klimatyczne i typy ekosystemów, od Tundry Alaski po lasy deszczowe w Puerto Rico.
Praca naukowców koncentrowała się na trzech pytaniach – wszystkie w celu lepszego zrozumienia strategii pozyskiwania zasobów roślin i ich odporności w odpowiedzi na zmiany środowiska:
Jak zmienia się obfitość korzeni z głębi? Jakie są czynniki, które wpływają na rozmieszczenie korzeni z głębokością? Czy składniki odżywcze w głębszych glebach są równie, lub nadmiernie eksploatowane przez drobne korzenie w porównaniu z glebą powierzchniową?
Naukowcy odkryli, że prawie 20 procent badanych ekosystemów miało korzenie, które osiągnęły szczyt dwukrotnie w głębi – zjawisko zwane „bimodalność”. W takich przypadkach rośliny opracowały drugą, głębszą warstwę korzeni, często ponad trzy stopy pod ziemią i dostosowująca się do bogatych w składniki odżywcze warstw gleby. Sugeruje to, że rośliny rosły-w nieznany wcześniej-w celu wykorzystania dodatkowego pożywienia.
„Obecne rozumienie korzeni jest dosłownie zbyt płytkie. Nad ziemią mamy wizję orła – dzięki satelitom i teledetekcji. Ale pod ziemią mamy wizję kretą” – zauważa Lu, były członek Omidyar, który przeprowadził część tych badań w Sante Fe Institute i jako afilia postoktorancka na Uniwersytecie w Stanford. „Nasza ograniczona poniżej widzenie podłoża oznacza, że nie możemy oszacować pełnej zdolności roślin do przechowywania węgla głęboko w glebie”.
„Głębokie korzenie roślin mogą powodować zwiększone magazynowanie węgla w glebie w jednym stanie lub prowadzić do strat w innych warunkach z powodu stymulacji drobnoustrojów glebowych”, sugeruje, że współautor Avni Malhotra, główny autor badania towarzyszące, które badało związek między rozkładem korzeni a zasobami węgla gleby. „Odkrycie to otwiera nową drogę dochodzenia w sprawie, w jaki sposób bimodalne wzorce rootowania wpływają na dynamikę przepływu składników odżywczych, cyklu wody i długoterminowej zdolności gleb do przechowywania węgla”.
„Naukowcy i decydenci muszą patrzeć głębiej pod powierzchnią Ziemi, ponieważ te przeoczone głębokie warstwy gleby mogą mieć kluczowe klucze do zrozumienia i zarządzania ekosystemami w szybko zmieniającym się klimacie”, podsumowuje Lu. „Dobra wiadomość jest taka, że rośliny mogą już naturalnie łagodzić zmiany klimatu bardziej aktywnie, niż się zorientowaliśmy – musimy tylko kopać głębiej, aby w pełni zrozumieć ich potencjał”.
W badaniu wzięło udział także naukowców z Boston College, Columbia University, Dartmouth College, Morton Arboretum, National Ecological Observatory Network-Battelle, Pacific Northwest National Laboratory i Stanford University.