Los ecosistemas costeros del mundo, como las marismas y los manglares, tienen el potencial de almacenar y secuestrar grandes cantidades de carbono. colectivamente conocido como carbono azul.

El ex presidente Barack Obama en 2014 hizo de la investigación sobre la comprensión de la dinámica del carbono en estos ecosistemas costeros una prioridad debido a su importancia para el ciclo global del carbono.

A pesar de su papel como sumideros potenciales, o depósitos, de carbono, aún no está claro cómo los diferentes procesos biofísicos influyen en la dinámica del carbono en estos ecosistemas.

Utilizando fondos de su recientemente otorgado Premio de Desarrollo Profesional Temprano de la Facultad de la Fundación Nacional de Ciencias, Rodrigo Vargas de la Universidad de Delaware establecerá un laboratorio al aire libre en la Reserva St. Jones, que es un componente de la Reserva Nacional de Investigación Estuarina de Delaware (DNERR) y parte de las Reservas Nacionales de Investigación Estuarina (NERR). Sus esfuerzos de investigación contribuirán a una mejor comprensión de los flujos de carbono verticales y laterales:la cantidad de carbono intercambiado entre la tierra y la atmósfera, y la cantidad de carbono intercambiado entre la tierra y el océano costero, en los humedales costeros de marea.

A través del prestigioso premio NSF Career Award, Vargas, profesor asociado del Departamento de Ciencias Vegetales y del Suelo de la Facultad de Agricultura y Recursos Naturales (CANR) de la UD, también trabajará para empoderar a los estudiantes de minorías integrándolos en la investigación, actividades educativas y de divulgación, y mejorará el capital social fortaleciendo la red de estudiantes, investigadores y profesionales de la ciencia en las marismas saladas de Delaware y más allá.

Flujos verticales y laterales

Los flujos de carbono verticales implican la cantidad de carbono que va del suelo a la atmósfera o de la atmósfera al ecosistema y se estimarán midiendo los flujos de dióxido de carbono (CO2) y metano (CH4). dos importantes gases de efecto invernadero.

"El intercambio neto de CO2 entre la atmósfera y la superficie terrestre se denomina intercambio neto de ecosistemas, ", Dijo Vargas." Si el intercambio neto del ecosistema es negativo, significa que el ecosistema está absorbiendo CO2. Si es positivo significa que se está liberando CO2 a la atmósfera, y la forma en que lo cuantificamos es con la técnica de covarianza de remolinos que mide el intercambio de masa y energía entre la atmósfera y la superficie terrestre ".

En este sitio específico, Los investigadores están midiendo el intercambio de CO2 y CH4 entre el ecosistema y la atmósfera utilizando la primera torre de covarianza de remolinos establecida en el estado de Delaware desde 2015. El establecimiento de esta torre fue parcialmente financiado por subvenciones que Vargas recibió de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio de Delaware. Programa establecido para estimular la investigación competitiva (NASA-EPSCOR), los Programas Costeros de Delaware (DCP), y una subvención inicial de CANR.

La torre es parte de la red AmeriFlux, un consorcio de científicos que utilizan una red para trabajar con la técnica de covarianza de remolinos, medir los flujos de CO2 y CH4 en múltiples sitios en las Américas.

Además de los flujos verticales, Vargas explicó que también es importante tener en cuenta los flujos laterales en las marismas, así como.

Debido a que se encuentran en la transición entre la tierra y el océano, la interfaz terrestre-acuática, el desafío para las marismas es que su biogeoquímica también está influenciada por las mareas, que traen materia y energía a medida que ascienden. Cuando las mareas se retiran, sacan materia y energía, lo que hace que sea muy difícil comprender el ciclo del carbono en estos ecosistemas.

"Estudios recientes han demostrado que hay exportaciones laterales sustanciales de carbono de estos ecosistemas hacia el océano costero y eso es algo que también nos gustaría comprender, ", dijo Vargas." Es un desafío muy grande y estamos comenzando estudios con el objetivo general de comprender cómo los diferentes factores biofísicos regulan los flujos de carbono verticales y laterales en las marismas saladas ".

Cámaras remotas

El sitio también está equipado con cámaras digitales que pueden tomar fotografías automáticas del ecosistema para estudiar la fenología de las plantas. La fenología vegetal informa sobre los ciclos de vida periódicos de las plantas, como la floración o el momento de la salida de las hojas. Las imágenes se toman en color y también en infrarrojos, lo que permite a los investigadores ver el enverdecimiento del ecosistema. Esa información se utiliza para comprender la dinámica del carbono de los ecosistemas a partir de fotografías repetidas, conocido como teledetección cercana a la superficie.

"Puede ver el índice de verdor para cuantificar qué tan verde es el ecosistema y alcanzó su punto máximo a mediados de agosto de este año, y luego comienzas a perder ese enverdecimiento como parte del ciclo anual de vegetación. También es una oportunidad fantástica para la ciencia ciudadana y la divulgación, "dijo Vargas.

La cámara digital no solo informa a los investigadores sobre la ecologización del sitio, sino también sobre eventos que de otro modo no habrían podido investigar. como cuando ocurrieron grandes inundaciones en 2015 y 2016.

"Una inundación fue causada por la oleada del huracán Joaquín, "Vargas dijo." Con las cámaras, pudimos monitorear qué tan alto y extenso era el nivel del agua. En 2016, tuvimos otra inundación, pero esta inundación no se debió a las tormentas oceánicas, fue debido a una tormenta tierra adentro que trajo agua a través del río St. Jones e inundó nuestro sitio ".

Todas las imágenes están disponibles en línea en tiempo real como parte de la red PhenoCam para ayudar a mejorar la transparencia y el intercambio de datos entre la comunidad científica en general.

Componente educativo

Vargas también utilizará el premio para brindar a los estudiantes de octavo grado, que generalmente están aprendiendo sobre el ciclo del carbono a través del plan de estudios de su clase, la oportunidad de obtener una experiencia de aprendizaje práctica relacionada con el carbono.

Vargas planea trabajar con profesionales en DNREC y la Reserva St. Jones, así como con Amy Trauth-Nare, director asociado senior de Estudios Profesionales y Continuos de la UD, para desarrollar un módulo utilizando instrucción impulsada por fenómenos, o instrucción basada en el lugar, como el aprendizaje en la Reserva St. Jones, para abordar específicamente temas sobre el intercambio de carbono y energía en los ecosistemas.

Además, Vargas busca crear oportunidades para estudiantes de pregrado de minorías que participan en el Programa de Asociado en Artes de la UD (AAP), promover el éxito académico en la ciencia, tecnología, campos de ingeniería y matemáticas (STEM).

"Una de las cosas en las que he estado trabajando desde que comencé en la UD es empoderar a los estudiantes subrepresentados, Vargas dijo. “Al brindar oportunidades escolares y mejorar el capital social, fortalecemos la red de estudiantes, profesionales e investigadores de la ciencia en Delaware y más allá. Soy hispano y los profesores hispanos somos minoría en la UD, y los estudiantes hispanos también son una minoría en la UD. Por lo tanto, Tengo un fuerte compromiso de apoyar a los estudiantes de pregrado y posgrado subrepresentados en los campos STEM. Eso es un gran impulso para esta propuesta ".

Vargas trabajará con David Satran, director del Programa de Asociado en Artes, personalizar oportunidades para los estudiantes de la AAP, e incorporará a sus estudiantes graduados actuales como mentores de los estudiantes de la AAP.