Stora isotopfynd och hur experimenten gick till
I studien mättes vattnet som transporterades genom stammarna hos levande Equisetum-växter och visade den mest extrema syreisotopsignaturen som någonsin registrerats i terrestert material. Att kunna mäta tre separata syreisotoper samtidigt i samma vattendroppe gjorde det möjligt att noggrant följa deras variationsmönster över tid och rum.
”Om jag hade hittat detta prov skulle jag säga att det kommer från en meteorit”, sade Zachary Sharp, vilket visar hur ovanliga resultaten är. I labbmiljöerna vid Center for Stable Isotopes i Albuquerque, New Mexico användes avancerade instrument, bland annat elektronmikroskop, för att analysera kiseln i växtstammarna.
Studien genomfördes med hjälp av 14 studenter som deltog i en praktisk sommarkurs som kombinerade fältarbete med laboratorieanalyser. Kursen gav studenterna möjlighet att arbeta med verkliga data och få direkt erfarenhet av naturvetenskapligt arbete.
Hur växten fungerar och miljöns roll
Genom noggranna analyser av Equisetum-stammarnas fysiologi fann forskarna att avdunstningen skapar en tydlig väg för vattenflödet innan bladen nås, där de lättare syreisotoperna försvinner först. Det lämnar kvar ett vatten som är berikat med tyngre syre.
De rumsliga effekterna inom plantan blev tydliga: varje högre stamsegment började med redan berikat vatten, vilket gjorde gradienten mer uttalad ju närmare spetsen man kom. Processen förstärktes av torra vindar och hög värme, faktorer som ofta förekommer i ökenklimat.
Vad det betyder för paleoklimatologi och framtida forskning
Resultaten får stora följder för paleoklimatologin, särskilt när man tolkar fuktighets- och klimatförhållanden i fossila register. En desynkronisering av syreisotop-fingeravtryck från phytolith-silica (små glasliknande kiselskärverk inuti växter) kan leda till felaktiga klimatvärderingar om den inte beaktas på rätt sätt.
Forskarna visade att genom att justera avdunstningsmodeller går det att förklara svårtolkade syreamätningar i ökenväxter och hos djur som dricker vatten påverkat av kraftig avdunstning, liknande hur en sedimentkärna på 228 meter kan ge insikter om klimatförändringar. Det förbättrar påtagligt tillförlitligheten i klimatmodeller och i tolkningen av fossila proxyer.
För framtida arbete rekommenderar forskarna att man kartlägger liknande isotopsignaler i olika växter och miljöer, särskilt i områden som Amazonas regnskog, för att förfina tolkningar av paleohumiditet och klimathistoria.
Dagens upptäckter inom Equisetum-forskningen utgör ett betydelsefullt framsteg för vetenskapen kring jordens klimat, liknande hur en granitkropp under isen kan påverka framtida klimatmodeller. Genom att noggrant studera isotopers beteende kan dessa forskningsrön på ett grundläggande sätt skärpa vår förståelse av naturens kemiska gränser och hur dessa kan informera tolkningen av både nuvarande och forntida klimatförhållanden.
