Rose Cory stoi w strumieniu stopionej wody w Arktyce, aby pobrać próbkę i przeanalizować chemię wody strumienia. Materia organiczna w glebie nadaje strumieniowi złoty kolor. W wodzie słońce może docierać do węgla z gleby, osłabiając go i umożliwiając drobnoustrojom jego rozbicie i uwolnienie do atmosfery w postaci dwutlenku węgla. (Źródło: Rose Cory / U. Michigan)
Nowe badania sugerują, że drobnoustroje znajdujące się w wiecznej zmarzlinie, które jedzą węgiel osłabiony przez słońce i przekształcają go w dwutlenek węgla, mogą stanowić główną drogę do przedostania się gazów cieplarnianych do atmosfery.
Badacze wiedzieli, że światło słoneczne padające na trwale zamarzniętą glebę lub wieczną zmarzlinę w Arktyce rozkłada węgiel w tej wiecznej zmarzlinie i uwalnia gaz cieplarniany do atmosfery, ale nie wiedzieli, jak przebiegał ten proces.
Wcześniej Collin Ward, niedawny doktorant z University of Michigan i pierwszy autor badania, wykazał, że społeczności mikroorganizmów w głębokiej zmarzlinie mogą szybko przystosować się do konsumpcji węgla osłabionego przez słońce. Gleba wiecznej zmarzliny, zwykle zakopana pod ziemią, może zostać wystawiona na działanie promieni słonecznych po rozmrożeniu i przepłukaniu do strumienia, w którym wystawienie na działanie promieni słonecznych osłabia węgiel w tej zmarzlinie, przekształcając go w węgiel, który lubią te społeczności mikroorganizmów.
Nowe badanie pokazuje, że światło słoneczne sprawia, że gleba wiecznej zmarzliny jest ucztą dla drobnoustrojów, ponieważ daje im te same rodzaje węgla, które już lubią jeść - węgiel, który są przystosowane do metabolizmu.
W miarę topnienia wiecznej zmarzliny - Arktyka ogrzewa się dwa razy szybciej niż reszta świata - ma ona zdolność do uwalniania do atmosfery niesamowitej ilości węgla w postaci dwutlenku węgla. Gdyby cały węgiel przetrzymywany w wiecznej zmarzlinie został przekształcony w dwutlenek węgla, podwoiłby on ilość węgla w atmosferze. Niewiele modeli, które przewidują scenariusze klimatyczne na przyszłość, obejmują emisje węgla z wiecznej zmarzliny, mówi Rose Cory, profesor nadzwyczajny nauk o ziemi i środowisku.
„To różnica między jedzeniem w formie bufetu z mnóstwem wyborów a niektórymi niezbyt dobrymi opcjami w porównaniu z byciem w formie bufetu, w którym każde danie jest twoim ulubionym”, mówi. „Światło słoneczne zamienia trochę węgla z wiecznej zmarzliny w„ ulubione ”drobnoustrojów, co pomaga im przekształcać więcej tego węgla w dwutlenek węgla.”
Strumień stopionej wody biegnie przez śnieg w Arktyce. Materia organiczna w glebie nadaje strumieniowi złoty kolor. (Źródło: Jason Dobkowski / U. Michigan)
Wieczna zmarzlina w Arktyce nie może ulec rozkładowi przez drobnoustroje, dopóki się nie ogrzeje i nie stopi. Kiedy to nastąpi, rodzime społeczności drobnoustrojów zaczynają rozkładać węgiel glebowy, powoli jedząc go, a tym samym przekształcając go w dwutlenek węgla.
Jednak nie cały rozkład węgla w glebie zachodzi w glebie. Latem śnieg i deszcz spuszczają węgiel glebowy do nasłonecznionych strumieni i jezior, gdzie słońce osłabia węgiel glebowy. Poprzednie badania wykazały, że drobnoustroje znacznie lepiej potrafiły przekształcać osłabiony przez słońce węgiel w dwutlenek węgla, ale nie wiedzieli dlaczego.
Aby ustalić, w jaki sposób światło słoneczne pomaga w produkcji dwutlenku węgla, Cory i jej zespół poddali próbki gleby spektrometrii masowej o ultrawysokiej rozdzielczości przed i po ekspozycji na światło słoneczne oraz przed i po podaniu tej materii organicznej rodzimej społeczności bakteryjnej. Zobaczyli, że społeczności bakteryjne powodują uwalnianie większej ilości dwutlenku węgla w próbkach gleby wiecznej zmarzliny, które były wystawione na działanie promieni słonecznych.
Sprawdzili swoje wyniki pod kątem innej metody: zbadania składu społeczności drobnoustrojów i ekspresji genów przez drobnoustroje. Naukowcy zauważyli, że po ekspozycji na światło słoneczne drobnoustroje ponownie zmodyfikowały swoją maszynerię metaboliczną, aby zużywać węgiel osłabiony przez słońce.
Zrozumienie, w jaki sposób światło słoneczne przyczynia się do uwalniania dwutlenku węgla z Ziemi do atmosfery, daje naukowcom jeszcze jedną informację o tym, jak określić szybkość i ilość dwutlenku węgla uwalnianego przez wieczną zmarzlinę.
„Jest to prawdopodobnie największa metoda sprzężenia zwrotnego, która powoduje więcej ocieplenia na Ziemi”, mówi Cory. „Jesteśmy w wyścigu, aby dowiedzieć się, ile zmarzliny zamieni się w dwutlenek węgla.”
{youtube}bz2IgcEhyv0{/youtube}
Naukowcy informują o swojej pracy w czasopiśmie Nature Communications.
Źródło: University of Michigan
Powiązane książki:
at Rynek wewnętrzny i Amazon
