Строительство гор в бутылке

Учёные готовятся к запуску 10-летнего проекта по изучению водных ресурсов, газообмена и круговорота углерода в трёх искусственных ландшафтах, построенных в полуакровой лаборатории «Биосфера-2» Университета Аризоны. Через арочную стеклянную крышу помещения размером с ангар для самолётов проникает солнечный свет. На прошлой неделе через проём размером 10 на 10 футов туда было загружено 650 тонн измельчённых вулканических пород из северной Аризоны — материал для строительства первой из трёх гор внутри «Биосферы-2».

Это первый и единственный эксперимент, который сможет воспроизвести сложные природные системы, контролирующие, как вода протекает сквозь грунт и как газы циркулируют в нашей атмосфере. Финансируемая Фондом Филекологии, Обсерватория эволюции ландшафта (LEO) будет содержать горные склоны, пронизанные сетью датчиков. Это позволит учёным с беспрецедентной точностью измерять всё — от скорости протекания воды через почву до газообмена через листья растений.

Склоны гор или холмов являются жизненно важной частью ландшафта, особенно на юго-западе США. «Вода, питательные вещества и растительная жизнь — всё это сосредоточено на горных склонах. Они особенно важны для людей, потому что в этом регионе именно там формируются водные ресурсы — в высокогорных районах со склонами», — пояснил ведущий учёный проекта Стивен ДеЛонг.

Измерения, которые исследователи будут регистрировать в LEO, заполнят пробел между мелкомасштабными контролируемыми экспериментами и наблюдательными исследованиями гидрологии, атмосферного цикла и изменения климата в глобальном масштабе. «В лаборатории вы можете полностью контролировать эксперимент и понимать всё, что входит и выходит, но это мало говорит о взаимодействии больших систем», — отметил ДеЛонг. — «Здесь же мы сможем увидеть, как взаимодействуют большие системы».

Строительство LEO ведётся сейчас, ожидается, что обсерватория начнёт работу к концу 2012 года. Способность контролировать температуру и осадки позволит учёным изучать, как изменение климата повлияет на химию атмосферы, водные ресурсы, а также на растительную и микробную жизнь в почве.

Учёные решили использовать вулканическую породу из-за её уникального химического состава: минералы, составляющие эти породы, относительно нестабильны и будут выветриваться и изменяться в течение эксперимента. «За 10 или около того лет эксперимента мы увидим, как эти вулканические минералы превратятся, например, в глины, и это повлияет на движение воды через почву, так что мы увидим реалистичную гидрологию», — сказал ДеЛонг.

Сеть из примерно 1800 датчиков и пробоотборников, размещённых в каждом склоне, будет измерять количество воды в почве в конкретной точке, химический состав и температуру почвы, типы газов, выделяемых из почвы, и другие параметры. Исследователи смогут отбирать газ и воду из почвы через сеть пробоотборников, подключённых к конструкции, не нарушая её целостность.

Данные LEO помогут улучшить региональные и глобальные климатические модели, предоставив исследователям реальные доказательства того, как изменяющийся климат влияет на движение воды, экологию и взаимодействие атмосферы с почвой.