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Asiatischer Staub könnte das Geheimnis sein, um Kaliforniens Mammutbäume am Leben zu erhalten

2022

Laut einer Studie, die am Dienstag in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde, verdanken die hoch aufragenden Sequoia-Bäume in Kalifornien möglicherweise zumindest einen Teil ihrer Vitalität einer winzigen Quelle. Ein Forscherteam von der University of Michigan, der University of Wyoming, der University of California, Merced und der University of California, Riverside, stellte fest, dass Staub, der aus der Wüste Gobi in Asien stammt, eine Schlüsselrolle bei der Auffüllung nahrhafter Bodennährstoffe spielt die Mammutbäume der kalifornischen Sierra Nevada.

Die Studie wurde durch die frühere Arbeit von Cliff Riebe, einem außerordentlichen Professor für Geologie an der Universität von Wyoming, und seinen Kollegen ausgelöst. "Sie würden Bäume finden, die in kleinen Taschen im Granit wachsen, aber sie würden keine andere Vegetation im Rest des Granits finden", sagte Sara Aciego, Hauptautorin der neuen Studie. "Cliff vermutete, dass es daran lag, dass sich in diesen Bereichen Staub ansammelte und dass es tatsächlich die Nährstoffquelle für die Bäume war, die in diesen kleinen Taschen wuchsen." Aber er hatte keine Daten.

Dennoch war Riebes Hypothese nicht ganz aus dem linken Feld. Wissenschaftler wissen seit einiger Zeit, dass der Wind stark genug ist, um Staub aufzunehmen und zu bewegen - feine, trockene Erdpartikel, menschliche Hautzellen, Abfälle und verbrannte Meteoritenpartikel. Typischerweise wandern diese Partikel über relativ kurze Entfernungen. Wenn der Staub jedoch in höheren Lagen aufgenommen wird, können ihn Wirbel und globale Windbewegungen auf eine Reise um den Globus mitnehmen, bei der Ökosysteme lernen, den Staub nicht nur zu tolerieren, sondern von ihm abhängig zu sein.

"Es ist bekannt, dass dieses Material in einigen ausgewählten Ökosystemen Nährstoffe an Orten liefert, an denen es sehr nährstoffarme Böden gibt", sagte die Mitautorin Emma Aronson, außerordentliche Professorin an der Abteilung für Pflanzenpathologie und Mikrobiologie der Universität Kalifornien, Flussufer.

Tropische Ökosysteme sind oft von Staub abhängig, da ihr Boden mit der Zeit verwittern kann. "Dort macht es Sinn, sagte Aciego, weil die Böden ausgelaugt werden, weil sie so viel Niederschlag bekommen."

Dies ist jedoch in der bergigen, vergleichsweise trockenen Umgebung der Sierra Nevada nicht der Fall. Und das Grundgestein der Sierra erodiert ständig oder bricht zusammen und schafft neuen Boden, was bedeutet, dass es mit regelmäßigen Nährstoffinfusionen gefüllt werden sollte. Da das Grundgestein selbst in der Nährstoffabteilung ziemlich arm ist - insbesondere was Phosphor betrifft -, ist der von ihm erzeugte Boden nicht in der Lage, die atemberaubende Flora der Region zu unterstützen.

Hier kommt der Staub ins Spiel. Er setzt sich auf dem Boden ab und bereichert ihn mit den lebenswichtigen Nährstoffen, die die Mammutbäume benötigen. Um zu sehen, ob Staub wirklich als eine Art Dünger wirkt, mussten die Forscher ihn zuerst einfangen.

"Staub zu messen ist eine unglaubliche Herausforderung, sagte Aciego. Die fraglichen Bäume befinden sich an einem relativ abgelegenen Ort. Eines von neun Critical Zone Observatories dient als Überwachungsstation, um zu beobachten, wie sich die Ökologie in wichtigen Ökosystemen in den Vereinigten Staaten entwickelt. Und Staub ist eine feine Besonderheit." Materie wird leicht aus jeder Falle gesprengt, in die sie gesprengt wurde. Aber Aciego glaubte, dass sie Techniken modifizieren könnte, die sie zuvor verwendet hatte, um Eisproben zu entnehmen, während sie in der Antarktis nach Staub in den Sierras forschte.

Dies bedeutete die Verwendung köstlicher passiver Staubsammler mit geringem technischen Aufwand aus Marmor, die in einem Netz in einer Bundt-Pfanne aufgehängt waren. Die Murmeln tragen dazu bei, dass Staub, der in den Auffangbehälter (dh die Bundt-Pfanne) fällt, zurückbleibt, anstatt von konkurrierenden Windböen weggeblasen zu werden. Der gesamte Aufbau war an einer Stange befestigt, um die Forscher davon abzuhalten, Staub, der von unten in die Pfanne geworfen wurde, hinzuzufügen, während sie zur Probenentnahme hinübergingen.

Sie verwendeten Spurenelementanalysen, um die Nährstoffbelastung der Proben zu bestimmen, während die Isotopenanalyse zur Bestimmung des Ursprungspunkts beitrug.

In den unteren Lagen fanden sie hauptsächlich Staub aus dem kalifornischen Central Valley. Dies ist nicht allzu überraschend: Ihr Beobachtungszeitraum im Sommer 2014 überschnitt sich mit der Dürre im Central Valley, als die Vegetation aller Art knapp war und viel freiliegender Boden zum Herumblasen übrig blieb. Aber die Sierra Nevada ist eine gebirgige Region - höher gelegen - während das Central Valley ein Tal ist. Das Auffinden von Central Valley-Staub in der Sierra Nevada bedeutete, dass er nach oben wandern musste.

»Die meisten Leute denken, wenn man ein Tal hat und es Staub produziert, bleibt der Staub im Tal«, sagte Aciego. So, wenn Sie all die schrecklichen Auswirkungen in Bezug auf Lungenprobleme und Asthma in Bezug auf die Luftqualität haben, die im Tal bleibt. Die meisten Menschen haben nicht gedacht, dass der Staub ein Tal hinterlässt, das relativ niedrig ist. Aber wir haben gesehen, dass das Central Valley mit zunehmender Dürre eine Tonne Staub produzierte, die es in höhere Lagen brachte. “

Gleichzeitig ergab die Isotopenanalyse, dass 45 Prozent des Staubes, insbesondere in höheren Lagen, aus Asien stammten - ein Großteil davon aus der Wüste Gobi. Und als die Forscher die Nährstoffkonzentration einschätzten, stellten wir fest, dass der Staub tatsächlich mehr Phosphor enthielt, als wir vom Grundgestein bekamen, sagte Aciego. „Sogar die Menge, die allein aus Asien kam, war größer als die Menge, die wir von diesem Grundgestein bezogen haben.“ Mit anderen Worten, Staub scheint ein kritischer Bestandteil dieses Ökosystems zu sein. Ohne winzige Partikel aus Asien könnten die hoch aufragenden Bäume Kaliforniens nicht gedeihen. Dies gilt wahrscheinlich auch für andere Ökosysteme.

"Was diese Studie besagt, ist, dass diese Orte, die Staub produzieren, tatsächlich viel mehr von der Welt düngen, als wir jemals zuvor erwartet hatten", sagte Aciego.

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