p Do jardim em seu quintal à bacia hidrográfica local e toda a América do Norte, mudanças estruturais estão ocorrendo no solo sob os pés - e as evidências sugerem que está acontecendo mais rápido do que se pensava, alterando a qualidade e disponibilidade da água em todos os EUA p "Os recursos hídricos são governados por propriedades do solo logo abaixo da superfície da Terra, "disse Pamela Sullivan, professor assistente de geografia e ciências atmosféricas na Universidade do Kansas. "Por muito tempo, pensamos que as propriedades desses solos estão mudando em um ritmo lento. Mas muitas evidências estão surgindo de que eles estão respondendo às mudanças climáticas e aos diferentes tipos de uso da terra com mais rapidez. Eles estão respondendo rapidamente porque a biota do solo está respondendo - tanto plantas quanto micróbios - e, ao fazê-lo, eles estão mudando as propriedades do solo. Mas não temos boas medições de como isso acontece ou a capacidade de colocar em modelos as interações e feedbacks que determinarão os recursos hídricos no futuro. "

p Agora, Sullivan está liderando o trabalho com US $ 738, 562 doação da National Science Foundation para desenvolver novos modelos matemáticos para analisar as causas dessas alterações observadas na estrutura do solo - o arranjo das partículas e poros do solo - e para examinar as respostas planta-solo-água a condições ambientais variáveis.

p "Este trabalho analisa a biogeoquímica do solo e como ela altera a estrutura do solo, "Sullivan disse." Qualquer um que se preocupa com como serão os recursos hídricos no futuro, se preocupará com isso. As projeções e decisões de gestão e compreensão da dinâmica das cheias podem ser influenciadas pela estrutura do solo. Se não entendermos isso, não faremos um bom trabalho para entender como isso influencia a água. "

p O pesquisador KU disse que a relação entre solo e água é definida pela matriz de minerais e matéria orgânica do solo e os espaços entre, chamado porosidade. Essas propriedades estão passando por mudanças que a nova concessão da NSF examinará, peneirando grandes quantidades de dados.

p "Mudanças nos padrões de precipitação estão provocando mudanças no próprio sistema, "Sullivan disse." Isso muda a forma como o carbono orgânico circula pelo sistema. A estrutura muda para favorecer a infiltração de água ou favorecer o escoamento - água correndo sobre a superfície da terra. Quanto mais fluxo terrestre tivermos, isso vem com mais erosão e maiores inundações. "

p Esta pesquisa abrange o que é denominado a abordagem de "Zona Crítica" para a ciência, envolvendo cientistas de uma ampla gama de disciplinas de ecologistas, pedologistas e engenheiros a hidrologistas, que holisticamente pensam sobre a "pele viva" da Terra - desde o topo do dossel até as profundezas das águas subterrâneas circulantes.

p Sharon Billings, Professor de ecologia e biologia evolutiva KU e cientista sênior do Kansas Biological Survey, é um co-investigador primário. Daniel Hirmas, anteriormente na KU e agora na University of California Riverside, Li Li da Pennsylvania State University e Alejandro Flores da Boise State University também são co-pesquisadores.

p O trabalho de concessão financiará quatro bolsistas de pós-doutorado e o treinamento de 10 pesquisadores de graduação que ajudarão a desenvolver um novo conjunto de modelos para incluir biológicos, interações físicas e químicas de solos locais nos EUA

p "É muita análise de números e construção de modelos, "Sullivan disse." Como pegamos dados e inferimos relacionamentos e integramos modelos em escalas diferentes? "

p De fato, a pesquisa abordará mudanças no tecido do solo em escalas tão finas quanto um pedaço de terra e tão grandes quanto todo o continente da América do Norte.

p "Quando pensamos sobre os solos em uma escala fina, somos capazes de entender muito mais sobre os mecanismos, ou o que está conduzindo o quê, "Sullivan disse." É importante porque podemos ser mais detalhados e realmente entender como as mudanças na forma como os micróbios ou raízes funcionam podem controlar a forma como os ciclos do carbono e atua como uma cola para ajudar a formar a estrutura do solo, e o que isso significa para a quantidade de água que pode ser armazenada e movida. Quando vamos para as escalas de divisor de águas, incluímos muito mais dinâmicas em termos de como a água flui morro abaixo e quais são as mudanças espaciais em termos de vegetação que podem amplificar o efeito das mudanças causadas pelo clima no tecido do solo. Mas você perde a escala fina em termos de processos. Quando nos movemos para escalas continentais, pegamos essas relações que já conhecemos - como em certas elevações e sob certas condições, esperamos que isso aconteça - em vez de detalhar cada processo individual em termos de solo. Todos os processos estão operando em todas as escalas, mas alguns são mais importantes do que outros para direcionar o que você está olhando. Estamos tentando descobrir se algo como a topografia é a coisa mais importante - ou a ciclagem do carbono por micróbios é a coisa mais importante em todas as escalas? "

p O trabalho irá produzir novas ferramentas de modelagem para avaliar a sustentabilidade ambiental ao longo do tempo e melhorar a capacidade de prever a dinâmica terra-atmosfera, armazenamento subterrâneo de água, flutuações do lençol freático e eventos de inundação. Avançar, a pesquisa produzirá ferramentas acessíveis à comunidade para examinar como o solo, feedbacks hidrológicos e biogeoquímicos governam os fluxos de nutrientes.

p Sullivan disse que parte do trabalho ajudaria a determinar se a estrutura do solo forma um sistema de feedback positivo com o clima que agrava ou diminui a gravidade da mudança climática.

p "Evidências recentes publicadas no jornal Natureza por co-PI Hirmas e colegas mostra que em climas mais úmidos estamos tendo uma redução geral na porosidade e capacidade de mover água, "disse ela." Como os climas estão secando, vemos um aumento na porosidade e na capacidade de absorver água. À medida que um sistema está se tornando mais úmido ou seco, as porosidades do solo estão mudando, e a maneira como o solo se move e armazena água também está mudando. A questão que estamos enfrentando neste projeto é, 'Que feedback isso dá ao clima em si?' Em última análise, quando a terra está interagindo com a atmosfera, o que está sendo trocado é a distribuição de água ”.