La sequía pronto descenderá sobre la selva tropical de la Biosfera 2 de la Universidad de Arizona, y un equipo de investigación internacional estará listo con una serie de instrumentos para registrar lo que se despliega bajo el cristal.

La sequía es parte de un experimento de cuatro meses conocido como Agua, Atmósfera y dinámica de la vida. Apodado WALD, que en alemán significa "bosque, "Se espera que el estudio arroje luz sobre cómo les irá a los ecosistemas tropicales bajo el estrés de un clima más cálido, cambio más seco en el clima.

Biosphere 2 ha cerrado la selva tropical al público durante la duración de la investigación, pero los visitantes todavía están invitados a explorar otros biomas bajo el cristal.

"Tenemos mucha curiosidad sobre la respuesta de un ecosistema a la sequía, y lo estamos midiendo de una manera incomparable, "dijo Laura Meredith, el director científico de la selva tropical para Biosphere 2 y uno de los tres líderes de este proyecto internacional. "Tenemos el control cuando ocurre la sequía, y estamos listos con instrumentos. Esto es útil para probar modelos para predecir lo que sucede con los bosques tropicales globales bajo el cambio climático ".

El experimento es parte de $ 2.1 millones (€ 1.9 millones), Beca de cinco años del Consejo Europeo de Investigación adquirida por Christiane Werner, profesor de fisiología de ecosistemas en la Universidad de Friburgo de Alemania y uno de los líderes del proyecto. Investigador junior Nemiah Ladd, también de Friburgo, coorganizó la subvención y es el tercer líder del proyecto.

Normalmente, la selva tropical de la Biosfera 2 recibe 5, 300 galones de lluvia, suficiente para llenar más de 65 bañeras, tres veces por semana. Este mes, Meredith y el equipo tomarán medidas y observarán el bioma en condiciones normales antes de detener la lluvia en octubre.

El equipo rastreará cómo el dióxido de carbono y el vapor de agua fluyen a través del sistema antes y después de la sequía artificial. lo que les permitirá comprender cómo responderá la selva tropical al estrés, Werner dijo.

"La primera parte es ir a los componentes individuales del ecosistema, como las hojas, suelo y raíces, y comprender cómo procesan el carbono, "dijo Meredith, profesor asistente de genómica de ecosistemas en la Facultad de Recursos Naturales y miembro del Instituto BIO5. "Cuando las plantas tienen carbono en el banco, necesitan decidir cómo gastarlo. ¿Cultivan o gastan carbono de otras formas para lidiar con el estrés? "

Para determinar cómo las plantas de varias especies asignan carbono, el equipo usa una pequeña molécula llamada piruvato para alimentar un tipo específico de átomo de carbono, un isótopo llamado "carbono 13", directamente al suelo, raíces y hojas. El movimiento del carbono 13 a través del ecosistema se rastreará mediante sensores integrados en las plantas y en todo el bioma.

Los investigadores también planean utilizar otro enfoque:el etiquetado de pulsos. Al inyectar una ráfaga de carbono 13 en forma de dióxido de carbono gaseoso en el bioma, pueden rastrear cómo las plantas, el suelo y los microbios absorben y mueven el carbono.

"Queremos saber si las medidas de abajo hacia arriba coinciden con las de arriba hacia abajo, "Dijo Meredith.

Este método no solo es único, pero también útil para los investigadores que pretenden modelar los procesos de los ecosistemas de una manera precisa. El agua se rastreará de manera similar, rastreando el movimiento del agua desde los charcos del suelo hasta la parte superior de la atmósfera.

El equipo internacional también caracterizará genéticamente las comunidades microbianas que viven en los suelos y se va con el apoyo de la Oficina de Investigación de la UA. Discovery and Innovation y las instalaciones para usuarios del Departamento de Energía de EE. UU.

Además, planean medir qué tan volátiles compuestos orgánicos, productos químicos orgánicos que flotan en el aire, moverse a través del ecosistema en las diferentes condiciones. Compuestos orgánicos volátiles, o COV, están involucrados en la comunicación, defensa y señalización entre microbios y plantas. También son responsables de los aromas:olores del suelo de la geosmina VOC; los bosques huelen a isopreno.

Meredith dijo que esperan encontrar que las plantas usan el carbono de diferentes maneras bajo estrés. Ella también espera plantas, suelo y microbios para crear diferentes COV de los que lo hacen en condiciones normales e indicaron que posiblemente incluso podrían descubrir nuevos tipos de COV.

Muchos compuestos orgánicos volátiles son importantes para la química atmosférica, pero quedan preguntas sobre qué las crea biológicamente. El equipo también investigará la relación entre los COV y los microbios.

"Los compuestos orgánicos volátiles se encuentran en las lociones, desodorantes champús y más, ", dijo el subdirector de Biosfera 2, John Adams." Si se permitiera la entrada de personas a la selva tropical durante el experimento, los compuestos orgánicos volátiles que emiten podrían dificultar que los investigadores descifren lo que proviene de las personas y lo que proviene de la selva tropical ".

Los investigadores dijeron que este tipo de ciencia solo se puede hacer en un lugar como Biosphere 2.

"Lo que me gusta de Biosphere 2 es que ha crecido de forma natural durante tanto tiempo, "Werner dijo, agregando que la longevidad del ecosistema lo convierte en un proxy más confiable para una selva tropical que un laboratorio.

"Biosphere 2 es un lugar de posibilidades ilimitadas e hiper-imaginación, "Meredith dijo." Y para mí, mis intereses están en la relación entre la atmósfera y los microbios dentro de la biosfera de la Tierra (Biosfera 1). La biosfera 2 está contenida, lo que lo convierte en un laboratorio exagerado donde se puede medir directamente el papel de la vida en la atmósfera. Es realmente poderoso ".

Werner tuvo la primera chispa de la idea cuando visitó Biosphere 2 en 2011. Desde entonces se ha convertido en una iniciativa impulsada por 50 investigadores de cuatro países. 10 instituciones europeas y tres instituciones americanas. El equipo incluye investigadores de diversos campos como las ciencias atmosféricas, microbiología, genómica, hidrología, ciberinfraestructura, ecología, ciencia vegetal y más, Werner dijo.

"Estamos entusiasmados porque siempre hemos imaginado a Biosphere 2 como una instalación para el usuario, Adams dijo. "Esto fortalecerá esa misión y mostrará la validez al reunir a un equipo internacional".