چگونه میکروبهای خاک ممکن است آینده سیاره ما را کنترل کنند؟
خاک زیر پای ما یک بانک کربن بزرگ است که تقریباً سه برابر بیشتر از کل جو، کربن ذخیره میکند. این امر آن را به یک بازیگر مهم در آینده آبوهوای سیاره ما تبدیل میکند.
به نقل از فیز، اگر حتی بخش کوچکی از کربن به صورت دیاکسید کربن به هوا راه یابد، میتواند به گرمایش سیارهای سرعت بدهد، اما چه چیزی تعیین میکند که کربن در زمین باقی میماند یا فرار میکند؟ پژوهش جدید پژوهشگران «دانشگاه اوکلاهما»(University of Oklahoma) نشان میدهد که آب عامل تعیینکننده است. هرچه خاک مرطوبتر باشد، کربن بیشتری در زمین باقی میماند.
پژوهشگران پس از یک آزمایش ۱۲ ساله روی ۴۸ قطعه زمین در ایالت اوکلاهما که در آن واکنش خاک به گرمایش و سطوح مختلف بارندگی را زیر نظر داشتند، به این نتیجه رسیدند. برخی از قطعات زمین در دمای معمولی نگه داشته شدند؛ در حالی که قطعات دیگر با استفاده از پرتو فروسرخ تا سه درجه سلسیوس گرم شدند تا آبوهوای گرمتر آینده شبیهسازی شود.
این گروه پژوهشی، میزان آب رسیده به هر قطعه زمین را نیز کنترل کردند و از پناهگاههای بارانی برای ایجاد شرایط خشکسالی و افزودن آب بیشتر برای شبیهسازی سالهای مرطوب بهره بردند.
پژوهشگران هر سال هر قطعه زمین را بررسی میکردند تا ببینند شرایط مرطوب و خشک چگونه بر آن تأثیر میگذارد. آنها کل کربن موجود در خاک، وزن گیاهان در حال رشد و آزادسازی کربن توسط خاک را با استفاده از محفظههای خاک که انتشار گازها را ثبت و ردیابی میکنند، اندازهگیری کردند. آنها مواد ژنتیکی جوامع میکروبی خاک را نیز تجزیه و تحلیل کردند تا ببینند جمعیت باکتریها و قارچها چگونه به مرور زمان تغییر میکند.
دانشمندان دریافتند که در شرایط خشکسالی، گرمایش به از دست رفتن ۱۲.۲ درصدی کربن خاک منجر شده و در شرایط مرطوب، ۶.۷ درصد افزایش در کربن خاک وجود داشته است. این تفاوت همان طور که انتظار میرفت، توسط گیاهان روی زمین ایجاد نشده بود، بلکه توسط میکروبهای ساکن در خاک به وجود آمده بود.
هوای گرم و خشک، شرایط استرسزایی را برای میکروبها ایجاد میکند. بنابراین، آنها برای زنده ماندن کربن بیشتری میسوزانند و بخش زیادی از آن را به صورت دیاکسید کربن آزاد میکنند، اما وقتی خاک گرم و مرطوب است، میکروبها از کربن بیشتری برای رشد استفاده میکنند و کربن کمتری هدر میرود.
پژوهشگران در مقاله خود نوشتند: این یافتهها نقش محوری فرآیندهای میکروبی را در میانجیگری بازخوردهای کربن خاک-اقلیم نشان میدهند و بر اهمیت حیاتی آنها برای پیشبینی دقیق پویایی کربن خاک در جهانی گرمتر و بالقوه خشکتر تأکید میکنند.
یکی از نگرانکنندهترین یافتهها این بود که در طول خشکسالی، میکروبها موفق به تجزیه برخی از پایدارترین کربنهای خاک شدند؛ کربنهایی که دانشمندان پیش از این تصور میکردند قرنها در زمین محبوس شدهاند. این بدان معناست که یک سیاره در حال گرم شدن میتواند به آزادسازی گسترده کربن باستانی منجر شود که زمانی آن را ایمن میدانستیم.
دانشمندان براساس تحقیقات خود استدلال میکنند که مدلهای اقلیمی باید رفتار میکروبهای خاک را در نظر بگیرند تا قابل اعتماد باشند.
این پژوهش در مجله «Nature Climate Change» به چاپ رسید.
به نقل از فیز، اگر حتی بخش کوچکی از کربن به صورت دیاکسید کربن به هوا راه یابد، میتواند به گرمایش سیارهای سرعت بدهد، اما چه چیزی تعیین میکند که کربن در زمین باقی میماند یا فرار میکند؟ پژوهش جدید پژوهشگران «دانشگاه اوکلاهما»(University of Oklahoma) نشان میدهد که آب عامل تعیینکننده است. هرچه خاک مرطوبتر باشد، کربن بیشتری در زمین باقی میماند.
پژوهشگران پس از یک آزمایش ۱۲ ساله روی ۴۸ قطعه زمین در ایالت اوکلاهما که در آن واکنش خاک به گرمایش و سطوح مختلف بارندگی را زیر نظر داشتند، به این نتیجه رسیدند. برخی از قطعات زمین در دمای معمولی نگه داشته شدند؛ در حالی که قطعات دیگر با استفاده از پرتو فروسرخ تا سه درجه سلسیوس گرم شدند تا آبوهوای گرمتر آینده شبیهسازی شود.
این گروه پژوهشی، میزان آب رسیده به هر قطعه زمین را نیز کنترل کردند و از پناهگاههای بارانی برای ایجاد شرایط خشکسالی و افزودن آب بیشتر برای شبیهسازی سالهای مرطوب بهره بردند.
پژوهشگران هر سال هر قطعه زمین را بررسی میکردند تا ببینند شرایط مرطوب و خشک چگونه بر آن تأثیر میگذارد. آنها کل کربن موجود در خاک، وزن گیاهان در حال رشد و آزادسازی کربن توسط خاک را با استفاده از محفظههای خاک که انتشار گازها را ثبت و ردیابی میکنند، اندازهگیری کردند. آنها مواد ژنتیکی جوامع میکروبی خاک را نیز تجزیه و تحلیل کردند تا ببینند جمعیت باکتریها و قارچها چگونه به مرور زمان تغییر میکند.
دانشمندان دریافتند که در شرایط خشکسالی، گرمایش به از دست رفتن ۱۲.۲ درصدی کربن خاک منجر شده و در شرایط مرطوب، ۶.۷ درصد افزایش در کربن خاک وجود داشته است. این تفاوت همان طور که انتظار میرفت، توسط گیاهان روی زمین ایجاد نشده بود، بلکه توسط میکروبهای ساکن در خاک به وجود آمده بود.
هوای گرم و خشک، شرایط استرسزایی را برای میکروبها ایجاد میکند. بنابراین، آنها برای زنده ماندن کربن بیشتری میسوزانند و بخش زیادی از آن را به صورت دیاکسید کربن آزاد میکنند، اما وقتی خاک گرم و مرطوب است، میکروبها از کربن بیشتری برای رشد استفاده میکنند و کربن کمتری هدر میرود.
پژوهشگران در مقاله خود نوشتند: این یافتهها نقش محوری فرآیندهای میکروبی را در میانجیگری بازخوردهای کربن خاک-اقلیم نشان میدهند و بر اهمیت حیاتی آنها برای پیشبینی دقیق پویایی کربن خاک در جهانی گرمتر و بالقوه خشکتر تأکید میکنند.
یکی از نگرانکنندهترین یافتهها این بود که در طول خشکسالی، میکروبها موفق به تجزیه برخی از پایدارترین کربنهای خاک شدند؛ کربنهایی که دانشمندان پیش از این تصور میکردند قرنها در زمین محبوس شدهاند. این بدان معناست که یک سیاره در حال گرم شدن میتواند به آزادسازی گسترده کربن باستانی منجر شود که زمانی آن را ایمن میدانستیم.
دانشمندان براساس تحقیقات خود استدلال میکنند که مدلهای اقلیمی باید رفتار میکروبهای خاک را در نظر بگیرند تا قابل اعتماد باشند.
این پژوهش در مجله «Nature Climate Change» به چاپ رسید.
