Пыль даже из пустыни Гоби в Азии обеспечивает больше питательных веществ, чем считалось ранее, для растений, включая гигантские секвойи, в горах Сьерра-Невада в Калифорнии, группа ученых, в том числе несколько из Калифорнийского университета в Риверсайде., нашли.
Ученые обнаружили, что пыль из пустыни Гоби и Центральной долины Калифорнии дает больше фосфора растениям Сьерра-Невады, чем выветривание коренных пород, при котором происходит разрушение горных пород, погребенных под землей. Фосфор является одним 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 выживали в этой экосистеме без большого количества фосфора в почве», - сказала Эмма Аронсон, доцент кафедры патологии растений и микробиологии в Калифорнийский университет в Риверсайде. «Эта работа начинает разгадывать эту тайну и показывает, что пыль может формировать эту культовую калифорнийскую экосистему».
Аронсон является соавтором только что опубликованной статьи в журнале Nature Communications об исследовании. Двое других ученых, связанных с Калифорнийским университетом в Риверсайде, являются соавторами: Челси Кэри, бывший постдокторский исследователь в лаборатории Аронсона; и Джон Боттхофф, полевой техник в университетском Центре биологии сохранения.
Исследование может помочь ученым предсказать последствия изменения климата, которые, как ожидается, усугубят засуху и создадут больше пустынь по всему миру, возможно, включая Калифорнию. Если это произойдет, то, основываясь на этих выводах, ученые ожидают, что в атмосфере будет перемещаться гораздо больше пыли, которая, вероятно, принесет фосфор и важные питательные вещества в отдаленные горные экосистемы..
Питательные вещества, такие как углерод, азот и фосфор, регулируют распространение жизни на поверхности Земли. Поэтому важно понимать различные источники питательных веществ, в том числе подстилающую коренную породу и переносимую ветром пыль. Количественная оценка важности пыли, которая чувствительна к изменениям климата и землепользования, имеет решающее значение для прогнозирования того, как экосистемы отреагируют на глобальное потепление и более широкое использование земли.
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 снабжении экосистемы питательными веществами на четырех участках с увеличением высоты, примерно от 1300 до 8800 футов, в Сьерра-Невадасе, к востоку от Мерседа.
Затем они объединили собранную пыль с существующими данными об эрозии в том же месте. Они улавливали пыль с помощью самодельных пылесборников, которые состояли из лотков с антипригарным покрытием, наполненных стеклянными шариками, чтобы пыль не выдувалась. Кастрюли были прикреплены к 6-футовым шестам, чтобы пыль, поднятая исследователями, не попала в кастрюли.
Исследователи изучили изотопные характеристики нескольких элементов в пыли, чтобы определить место происхождения пыли. Изотопы действуют как отпечатки пальцев для источника происхождения.
Процент азиатской пыли колебался от 20 процентов в среднем на самой низкой высоте до 45 процентов в среднем на самой высокой высоте. Проценты были выше на более высоких участках, потому что пыль имеет тенденцию перемещаться высоко в воздушном потоке и не падает, если она не сталкивается с объектом, например с горой.
Исследователи обнаружили, что количество пыли из источников в Центральной долине было больше на более низких высотах по сравнению с более высокими. Это было ожидаемо, но они также обнаружили, что больше пыли из Центральной долины поднимается на возвышенности позже в засушливый сезон, чем сразу после весенних дождей.
"Учитывая, что мы проводили измерения в 2014 году, в самый разгар засухи, это заставляет нас думать, что засуха здесь сыграла свою роль". - сказал Аронсон.
Исследователи считают, что их выводы будут справедливы для других горных экосистем по всему миру и будут иметь значение для прогнозирования реакции лесов на изменения климата и землепользования.