Teri O’Meara: Ecologie de coastă

ORNL biogeochemist Teri O

Înconjurat de munții din Tennessee fără ieșire la mare, Teri O’Meara de la Laboratorul Național Oak Ridge se concentrează pe înțelegerea viitorului ecosistemelor de importanță vitală care căptușesc coastele națiunii.

Ea aduce expertiză în biogeochimie și experiență în desfășurarea cercetărilor în mlaștinile sărate din Maryland, pădurile maritime din Carolina de Nord și platile de maree din Noua Zeelandă la provocarea de a îmbunătăți modul în care modelele climatice globale reprezintă ecosistemele de coastă.

„Ecosistemele noastre de coastă efectuează atât de multe servicii critice”, a spus O’Meara. „Sunt, de asemenea, incredibil de frumoase și tot mai pe cale de dispariție”.

Cu peste 95.000 de mile de coastă doar în Statele Unite, peisajul este vast, variat și vulnerabil la schimbările naturale și induse de om. Ecosisteme precum estuare, golfuri, mangrove și zone umede servesc drept zonă tampon între pământ și mare. Ele filtrează poluanții, acționează ca pepiniere pentru multe tipuri de pești, limitează eroziunea și joacă un rol semnificativ în stocarea carbonului.

Aceste ecosisteme se confruntă cu o varietate de presiuni, inclusiv creșterea nivelului mării, valuri de furtună și dezvoltarea terenurilor. Cercetarea lui O’Meara își propune să reflecte mai bine aceste ecosisteme dinamice în modele predictive, care pot ajuta liderii să examineze scenariile viitoare și să ia măsuri.

În calitate de om de știință la ORNL, cu o întâlnire comună prin Centrul de Cercetare a Mediului Smithsonian, O’Meara aduce o curiozitate naturală și o dragoste pentru rezolvarea puzzle-urilor cercetării sale. Îi place să caute răspunsuri atât mari, cât și mici.

„Vreau să știu totul despre toate”, a spus O’Meara. „Dacă vă concentrați doar pe un singur proces sau subset de procese, puteți rata imaginea de ansamblu.”

Crearea de conexiuni este în centrul muncii lui O’Meara. Ea colaborează atât cu modelatori, cât și cu oameni de știință de teren, ca parte a unui proiect al Departamentului de Energie cu mai multe laboratoare, numit Observații, mecanisme și previziuni de coastă pe sisteme și scari sau COMPASS. Se simte norocoasă că face parte dintr-un efort atât de integrat.

„Dacă ceea ce încercați să creați este o reprezentare mecanică a imaginii de ansamblu, atunci trebuie să măsurați modul în care toate aceste procese – biogeochimie, hidrologie, ecologie – interacționează între ele”, a spus O’Meara. „Deoarece COMPASS include parteneri care acoperă atât de multe discipline, ne permite să colectăm o varietate de date pentru a obține o imagine mult mai clară a modului în care aceste procese se conectează între ele.”

Acolo unde apa se întâlnește cu pământul

Examinarea interacțiunilor care au loc în zonele de tranziție dintre pământ și apă a fost un curent care traversează munca lui O’Meara încă de la studiile sale de licență. Dar a fost un stagiu de vară după liceu care i-a stârnit pasiunea pentru știința marine.

Când O’Meara s-a angajat în prima ei oportunitate de cercetare la vârsta de 17 ani, ea a efectuat un stagiu la Shedd Aquarium din Chicago, care a inclus două săptămâni de locuit la bordul unei nave de cercetare în Bahamas. Acolo, și-a petrecut zilele în surf, adunând date pentru un proiect de comparare a speciilor de moluște care trăiesc pe părțile sub vânt și sub vânt ale unei insule.

În toamna aceea și-a continuat cercetarea științei la Hope College din Michigan. A început școala cu ideea de a deveni medic veterinar, dar a descoperit că operațiile fetale la porc și șobolan nu erau viteza ei. Ea a urmat o mare varietate de cursuri de știință, căutând potrivirea potrivită. Și-a aruncat plasa pe scară largă și a terminat facultatea cu două diplome separate în biologie și chimie, cu doar câteva credite mai puțin de o treime în geologie. Acest amestec interdisciplinar sa dovedit esențial pentru cariera ei.

Axarea ei interdisciplinară a fost cea care i-a adus lui O’Meara o misiune de cercetare de licență în departamentul de geologie, care lucrează la un proiect bazat pe chimie, în vara de după primul an. Cercetarea s-a concentrat pe soarta și transportul produselor farmaceutice, cum ar fi antibioticele, în apele subterane – subiectul primei lucrări publicate de O’Meara.

O’Meara a continuat să-și obțină doctoratul de la Universitatea din Carolina de Nord din Chapel Hill în știința mediului și inginerie, cu accent pe știința marine. Teza ei sa concentrat pe influența poluării cu nutrienți și a altor impacturi umane asupra ecosistemelor de coastă.

Ea a plecat apoi în Noua Zeelandă, unde a petrecut trei ani ca bursier postdoctoral la Universitatea din Auckland, aplicând cunoștințele sale de biogeochimie la un proiect de ecologie de coastă și predând studenților. Munca pe teren pe insula de nord i-a oferit ocazia de a explora un peisaj foarte diferit de coastele SUA, care suferă de o supraabundență de nutrienți, cum ar fi azotul, din diverse surse, inclusiv poluarea industrială și scurgerea îngrășămintelor. În Noua Zeelandă, apele de lângă țărm au o problemă opusă: nutrienții sunt puțini.

„Practic, se simte ca și cum lucrezi pe lună”, a spus O’Meara. „Aceste terenuri mari deschise de nisip arată ca și cum nu ar fi nimic acolo. Dar dacă te apropii cu adevărat, există un strat subțire de alge asemănătoare mucilor care acoperă nisipul și susțin toate tipurile de viață. Zona de sub suprafață este plină de tot felul de creaturi.”

O’Meara a studiat modalitățile prin care animalele, cum ar fi viermii de mărimea unei unghii mici, „buldozează prin acel strat de mucus” și au un efect dramatic asupra biogeochimiei peisajului. Experiența pregătită aici pentru a examina numeroasele influențe mari și mici asupra sistemelor de coastă de acasă.

Ea s-a întors în Statele Unite pentru o bursă postdoctorală cu Centrul de Cercetare a Mediului Smithsonian, concentrată pe modelarea habitatelor de coastă. Poziția s-a bazat la ORNL datorită expertizei laboratorului cu modelele sistemului Pământului și pentru o colaborare mai ușoară cu un consilier cheie, Peter Thornton, care conduce secțiunea Știința Sistemelor Pământului.

„Am început acea muncă fără experiență în modeling, dar am învățat multe pe parcurs cu ajutorul și răbdarea unor oameni foarte minunați de la Oak Ridge”, a spus O’Meara.

Experiența ei cu sistemele de coastă s-a dovedit neprețuită odată cu lansarea proiectului COMPASS, iar O’Meara a acceptat o invitație de a se alătura echipei de proiect, devenind personal ORNL în martie 2021.

Modelarea complexității costiere

Echipa COMPASS abordează o lacună în modelele computaționale, cum ar fi Modelul DOE Energy Exascale Earth System sau E3SM. Aceste modele nu surprind în prezent schimburile dinamice care au loc între pământ și apă. O’Meara a comparat reprezentarea E3SM a coastei cu o cutie de uscat și o cutie de apă cu o săgeată îndreptată de la pământ la ocean. Realitatea este mult mai complexă.

Mareele creează fluxuri și refluxuri în nivelul apei, rădăcinile plantelor injectează oxigen în sol, iar animalele mută nutrienții între nisip și mare. Microbii se dezvoltă în buzunare minuscule, cu și fără oxigen, iar plantele sunt îngropate în sediment. Conceptele manuale despre straturi ordonate de reacții chimice se amestecă odată cu răsuflarea. Acești factori afectează modul în care carbonul se mișcă prin sistem și cât de mult este stocat sau eliberat în atmosferă, influențând schimbările climatice.

Pentru a aborda această complexitate, O’Meara modelează o mică parte a sistemului. Lucrând cu un model unidimensional, ea se concentrează pe captarea celor mai importante reacții chimice care au loc într-o singură coloană de apă între sediment și suprafață. Rezultatele ei pot fi apoi scalate la modelul mai mare.

O’Meara acționează, de asemenea, ca o punte între modelatori și cercetători în domeniul colectării de date. Își găsește multă satisfacție în munca integrativă, interdisciplinară. „Într-adevăr simt că mi-aș atinge pasul științific cu munca pe care o pot face la ORNL”, a spus O’Meara.

„Sunt încântată că DOE îi pasă suficient de imaginea de ansamblu pentru a avea aceste proiecte uriașe în care aveți toți acești experți în diferite domenii cu care puteți lucra și din care puteți învăța”, a continuat ea. „Largimea expertizei vă oferă oportunitatea de a vă extinde și de a vedea cum toate acele conexiuni se potrivesc în sistem. Acesta este ceva care m-a condus cu adevărat la Oak Ridge.”

Leave a Comment

Adresa ta de email nu va fi publicată.