A felmelegedés egyes talajbaktériumokat lassúvá tesz

A túlmelegedés lelassítja az enzimaktivitást és ezáltal a CO2 felszabadulását a földből

A talajból történő CO2-kibocsátás mérése. © Steven D. Allison
felolvasta

A globális felmelegedés befolyásolja a szén-dioxid felszabadulását a talajból - azonban bizonyos esetekben meglehetősen eltérő, mint azt korábban gondolnák, amint a kutatók a Nature Geologyban beszámolnak. Egyes talajmikrobák és enzimeik látszólag nem tolerálják a hosszantartó felmelegedést. Bomlási aktivitásuk csökken, és kevesebb, több CO2 helyett termelnek.

A jelenlegi doktrína szerint a talajban élő szervezeteknek néhány fokú emberi indukált felmelegedése is nagy hatással lehet. Azok a gombák és baktériumok, amelyek bontják a talajban a szerves szénvegyületeket, az elgondolás szerint túlmértékre esnek, és ennek megfelelően több szén-dioxidot bocsátanak ki a talajból a légkörbe. De nyilvánvalóan ez nem mindig igaz, ahogy a kaliforniai egyetem kutatócsoportja kiderítette Irvine-ben.

Melegítés közben kevesebb, inkább nagyobb bomlás helyett

Az ökológus, Steve Allison körüli kutatók tanulmányozására kollégái, Mark Bradford (a Yale University) és Matthew Wallenstein (a Colorado Állami Egyetem) kérését nyújtották be. A talajmikrobákkal végzett kísérletek során mindkettő úgy találta, hogy ezek néhány év után a mesterségesen fűtött talajban jelentősen csökkentek bomlási aktivitásukban. A meleg fázis elején a bomlás és a szén-dioxid kibocsátás fokozódott, de aztán úgy tűnt, hogy a baktériumok "túlmelegednek", és ennek eredményeként lassabban növekednek. Számuk csökkent, és így is lebontási aktivitásuk.

"A talajok hevítésekor a szén-dioxid felszabadulásának potenciális gyorsulásának előrejelzésével kapcsolatos problémánk az az oka, hogy az okozó mikrobiológiai folyamatok nem érthetők" - magyarázza Bradford. "További kutatásra van szükség itt az éghajlati előrejelzések bizonytalanságainak csökkentése érdekében."

A talaj mikrobáinak metabolikus folyamata a modellben

A kutatók Allison-t kérték egy olyan számítógépes modell kidolgozására, amely segít meghatározni, hogy a talajmikrobák alkalmazkodnak-e az éghajlatváltozáshoz és hogyan, és hogy ez hogyan befolyásolja a szénciklusot. Allison és munkatársai kifejlesztettek egy modellt, amely a talajbaktériumok anyagcseréjét és a különböző környezeti körülményekre adott reakcióikat szimulálta. kijelző

"A mikrobák azok a motorok, amelyek a talaj szén-újrahasznosítását hajtják végre" - magyarázza Allison. "Az egyensúlyi környezetben a növények a talajban tárolják a szénet, és a mikrobák ezt a szénet növelik. A mikroorganizmusok által termelt enzimek átalakítják a talaj széntartalmát légköri széndioxiddá. Ugyanakkor éppen ezek az enzimek képesek bizonyos esetekben érzékenyen reagálni a felmelegedésre, amint azt a számítógépes modell is kimutatta.

Az enzimek érzékenyek a felmelegedésre

A szimulációban néhány baktérium kevésbé hatékony lett, mivel növekszik az élőhelyük felmelegedése, amikor a szerves vegyületek széndioxiddá bomlanak. Úgy tűnik, hogy nem igazodtak a melegebb éghajlathoz, enzimtermelésük csökkent. "Amikor a talajmikrobák tényleges biológiáján alapuló modellt fejlesztettünk ki, azt tapasztaltuk, hogy a talaj CO2-kibocsátása nem feltétlenül növekedett, amikor az éghajlat megváltozott rmte, tehát Allison. "A hagyományos ökoszisztéma modellek, amelyek nem veszik figyelembe az enzimaktivitást, másrészt, nem érkeznek ezekbe az előrejelzésekbe."

Következő lépés a többi régióból származó talajmikrobák

Eddig a modellek a baktérium baktériumokon alapultak Massachusettsben, és a kutatók most tanulmányaikat ki akarják terjeszteni az éghajlati szempontból sokrétű régiók, például Kalifornia, Alaszka és Costa Rica további talajmintáira. "Az összes talajhoz kötött szén csaknem egyharmadát az Északi-sark örökös fagyai tárolják" - magyarázza Wallenstein. „A melegítésre másképp reagálhatott, mint a mérsékelt térségben található talajmikrobákra”

"A mikrobák többször meglepnek bennünket azzal, hogy a környezeti feltételeknek hogyan reagálnak különféleképpen" - magyarázza Saran Twombly, a National Science Foudation (NSF) környezetvédelmi biológiai programigazgatója. "A mikrobák központi szerepet játszanak az ökológiai folyamatokban, és reakcióik sokféle módon megváltoztatják a természetes közösségek megértését."

(Nemzeti Tudományos Alapítvány (NSF), 2010. április 28. - NPO)