Em breve, a seca atingirá a floresta tropical da Biosfera 2 da Universidade do Arizona, e uma equipe internacional de pesquisa estará pronta com uma série de instrumentos para registrar o que se desenrola sob o vidro.

A seca é parte de um experimento de quatro meses conhecido como Água, Atmosfera e dinâmica da vida. Apelidado de WALD, que é alemão para "floresta, "espera-se que o estudo esclareça como os ecossistemas tropicais se sairão sob o estresse de um clima mais quente, mudança mais seca no clima.

A Biosfera 2 fechou a floresta tropical ao público durante a pesquisa, mas os visitantes ainda são convidados a explorar outros biomas sob o vidro.

"Estamos bastante curiosos sobre a resposta de um ecossistema à seca, e estamos medindo de uma forma incomparável, "disse Laura Meredith, o diretor de ciências da floresta tropical da Biosfera 2 e um dos três líderes neste projeto internacional. “Temos que controlar quando a seca acontece, e estamos prontos com os instrumentos. Isso é útil para testar modelos para prever o que acontece com as florestas tropicais globais sob as mudanças climáticas. "

O experimento faz parte de um projeto de $ 2,1 milhões (€ 1,9 milhões), bolsa de cinco anos do European Research Council adquirida por Christiane Werner, professor de fisiologia de ecossistemas na Universidade de Freiburg, na Alemanha, e um dos líderes do projeto. Investigador Júnior Nemiah Ladd, também de Freiburg, co-organizou o subsídio e é o terceiro líder do projeto.

Normalmente, a floresta tropical da Biosfera 2 recebe 5, 300 galões de chuva - o suficiente para encher mais de 65 banheiras - três vezes por semana. Este mês, Meredith e a equipe farão medições e observarão o bioma em condições normais antes de interromper a chuva em outubro.

A equipe rastreará como o dióxido de carbono e o vapor de água fluem através do sistema antes e depois da seca artificial, o que lhes permitirá entender como a floresta tropical responderá ao estresse, Disse Werner.

"A primeira parte é ir para os componentes individuais do ecossistema, como as folhas, solo e raízes, e entender como eles processam carbono, "disse Meredith, professor assistente de genômica de ecossistemas na Escola de Recursos Naturais e membro do Instituto BIO5. “Quando as plantas têm carbono no banco, eles precisam decidir como gastá-lo. Eles crescem ou gastam carbono de outras maneiras para lidar com o estresse? "

Para determinar como as plantas de várias espécies alocam carbono, a equipe usa uma pequena molécula chamada piruvato para alimentar um tipo específico de átomo de carbono - um isótopo chamado "carbono 13" - diretamente ao solo, raízes e folhas. O movimento do carbono 13 através do ecossistema será rastreado usando sensores embutidos nas plantas e em todo o bioma.

Os pesquisadores também planejam usar outra abordagem:marcação de pulso. Ao injetar uma explosão de carbono 13 na forma de dióxido de carbono gasoso no bioma, eles podem rastrear como as plantas, o solo e os micróbios captam e movem o carbono.

"Queremos saber se as medidas de baixo para cima correspondem às de cima para baixo, "Meredith disse.

Este método não é apenas único, mas também útil para pesquisadores que pretendem modelar processos ecossistêmicos de forma precisa. A água será rastreada de maneira semelhante, rastreando o movimento da água das poças de solo até o topo da atmosfera.

A equipe internacional também irá caracterizar geneticamente as comunidades microbianas que vivem nos solos e folhas com o apoio do UA Office of Research, Discovery and Innovation e o Departamento de Usinas de Energia dos EUA.

Além disso, eles planejam medir como os compostos orgânicos voláteis, produtos químicos orgânicos que flutuam no ar, mover-se através do ecossistema sob as diferentes condições. Compostos orgânicos voláteis, ou VOCs, estão envolvidos na comunicação, defesa e sinalização entre micróbios e plantas. Eles também são responsáveis ​​por cheiros:cheiros do solo da geosmina COV; florestas cheiram a isopreno.

Meredith disse que eles esperam descobrir que as plantas usam o carbono de maneiras diferentes sob estresse. Ela também espera plantas, solo e micróbios para criar COVs diferentes do que fazem em condições normais e indicaram que eles poderiam até descobrir novos tipos de COVs.

Muitos compostos orgânicos voláteis são importantes para a química atmosférica, mas permanecem questões sobre o que os cria biologicamente. A equipe também investigará a relação entre VOCs e micróbios.

"Os compostos orgânicos voláteis estão nas loções, desodorantes, shampoos e mais, "disse o vice-diretor da Biosfera 2, John Adams." Se as pessoas fossem permitidas na floresta tropical durante o experimento, os compostos orgânicos voláteis que eles liberam podem tornar difícil para os pesquisadores decifrar o que vem das pessoas e o que vem da floresta tropical. "

Os pesquisadores disseram que esse tipo de ciência só pode ser feito em um lugar como a Biosfera 2.

"O que eu gosto na Biosfera 2 é que ela cresceu naturalmente por muito tempo, "Werner disse, acrescentando que a longevidade do ecossistema o torna um proxy mais confiável para uma floresta tropical do que um laboratório.

"A Biosfera 2 é um lugar de possibilidades ilimitadas e hiper imaginação, "Meredith disse." E para mim, meus interesses estão na relação entre a atmosfera e os micróbios na biosfera da Terra (Biosfera 1). A Biosfera 2 está contida, o que o torna um laboratório exagerado onde você pode medir diretamente o papel da vida na atmosfera. É muito poderoso. "

Werner teve a primeira centelha da ideia quando ela visitou a Biosfera 2 em 2011. Desde então, ela se tornou uma bola de neve em uma iniciativa impulsionada por 50 pesquisadores de quatro países, 10 instituições europeias e três instituições americanas. A equipe inclui pesquisadores de diversas áreas, como ciências atmosféricas, microbiologia, genômica, hidrologia, infra-estrutura cibernética, ecologia, ciência de plantas e muito mais, Disse Werner.

"Estamos entusiasmados porque sempre imaginamos a Biosfera 2 como uma instalação do usuário, "Adams disse." Isso vai fortalecer essa missão e mostrar a validade, reunindo uma equipe internacional. "