Исследователи из Университета Толедо отправились в лес и на водно-болотные угодья национального заповедника дикой природы Оттавы в начале июня. Их задача — оснастить территорию площадью около 16 акров почти 300 датчиками, которые будут постоянно отслеживать ряд показателей, связанных с почвой, водой и растениями, включая поток сока через деревья.
«Представьте это как пациента в отделении интенсивной терапии», — сказал доктор Майкл Вайнтрауб, эколог почв и профессор кафедры экологических наук. «Мы пытаемся получить как можно больше информации».
Последние установки инфраструктуры продвигают работу крупномасштабного совместного проекта под названием Coastal Observations, Mechanisms and Predictions Across Systems and Scales: Field Measurements and Experiments (COMPASS-FME). Этот проект направлен на понимание того, как прибрежные среды реагируют на наводнения. Цель — предоставить информацию и улучшить модели, прогнозирующие функционирование прибрежных экосистем при изменении уровня воды.
Установка этих датчиков знаменует собой сдвиг фокуса с наблюдений на эксперименты: после более чем трёх лет мониторинга трёх участков на северо-западе Огайо исследователи теперь готовятся затопить один из этих участков в сотрудничестве с национальным заповедником дикой природы Оттавы в рамках крупномасштабного полевого эксперимента.
«Чтобы понять последствия наводнений, полезно иметь возможность наблюдать наводнения», — сказал Вайнтрауб, соруководитель проекта COMPASS-FME. «Ждать, пока они произойдут, может быть непросто. Поэтому вместо того, чтобы полагаться только на природные явления, мы создаём возможность проведения контролируемых наводнений на одном из наших мониторинговых участков. Это даст нам возможность контролировать время, продолжительность и масштабы наводнения — то, что мы не можем контролировать в случае природных явлений».
Исследователи из UToledo и их коллеги по всей стране поделились своими наблюдениями, связанными с растительностью, почвой и гидрологией, — некоторые из них бросают вызов общепринятым представлениям о прибрежных экосистемах — в многочисленных рецензируемых научных статьях с момента запуска COMPASS-FME.
Доктор Инке Форбрих, ещё один соинвестор и доцент кафедры экологических наук UToledo, изучает влияние наводнений на выбросы метана — мощного парникового газа. Она и доктор Анжела Че Инг Танг, доцент-исследователь в группе Форбрих, недавно провели исследование, которое привело к неожиданному результату.
Как сообщается в журнале Global Change Biology, они обнаружили, что высокий уровень воды и последующие изменения растительности фактически снизили выбросы метана в низменных прибрежных водно-болотных угодьях у Олд-Вумен-Крик.
«Мы определили два механизма, которые задействованы», — сказала Форбрих. «Во-первых, растения различаются по своей способности транспортировать метан, что важно учитывать, когда меняется состав видов. Кроме того, мы обнаружили, что большое количество метана может эффективно поглощаться стоячей водой. Чем глубже водяной столб, тем больше метана удаляется».
Доктор Кеннеди Доро, ещё один соруководитель проекта и доцент кафедры экологических наук UToledo, обладает опытом в области геофизики и почвенной гидрологии. Важно изучить, как вода движется под поверхностью почвы, потому что это частично контролирует, как почвы реагируют на наводнения, и будет ли им не хватать кислорода для поддержки растений, что потенциально может привести к появлению «призрачных лесов» из мёртвых и умирающих деревьев.
Однако реакция почв на наводнения может быть более сложной, чем предполагалось изначально.
«Мы думали, что будем изучать глину над коренной породой, которая не способствует значительному движению грунтовых вод», — сказал Доро. «Но одна из интересных вещей, которые мы обнаружили, — это то, что почвы в этой экосистеме неоднородны и что движение воды в них иногда идёт вразрез с тем, что мы предполагали».
Наблюдения и анализ исследователей продолжатся по мере приближения к крупномасштабному полевому эксперименту, который, как они ожидают, начнётся летом 2027 года. Подготовка к экспериментальному затоплению — это интенсивный и многолетний процесс, требующий от исследователей сначала установить насос, который может быстро затопить заболоченный лес, обнесённый дамбами для удержания воды. Им также необходимо построить инфраструктуру электроснабжения и связи для поддержки оборудования, которое они начали устанавливать этим летом с помощью исследователей из разных регионов страны.
Вайнтрауб сказал, что они с нетерпением ждут продолжения своей работы.
«Это один из крупнейших прибрежных исследовательских проектов в истории Соединённых Штатов», — сказал он. «Мы уже многому научились, и мы знаем, что узнаем ещё больше на этом следующем этапе».
Предоставлено Университетом Толедо.