Hvordan en termitterhøj filtrerer metan - og hvad det betyder for drivhusgasser

Køer gør det, får gør det, selv fordøje hjorte gør det.

Og termitter gør det også. Ja, termitter prutter.

Ligesom kvæg og andre drøvtyggere (dvs. et dyr, der får mad op fra maven og tygger det igen), termitter har bakterier i deres tarme, der nedbryder plantemateriale. Og ligesom kvæg og andre drøvtyggere, et af biprodukterne ved denne sammenbrud er metan.

Metan er en drivhusgas omkring 30 gange mere potent end kuldioxid, og stigende industri- og landbrugsemissioner er en stor bidragyder til den globale opvarmning.

Globalt set det anslås, at termitter er ansvarlige for omkring en til tre procent af alle metanemissioner. Det lyder måske lille, men det er op til 20 millioner tons metan hvert år, der kommer ud af bagenden af ​​disse ydmyge insekter.

Imidlertid, i modsætning til os mennesker, termitter har et indbygget filtersystem i deres boliger for at fjerne denne drivhusgas, før den udsendes til den bredere atmosfære.

Et team af forskere ledet af Dr. Philipp Nauer fra School of Ecosystem and Forest Sciences ved University of Melbourne har udviklet nye teknikker til at forstå alle niveauer af metankredsløbet i termithøje i det tropiske nordlige Australien.

I undersøgelsen, udgivet i PNAS , de fandt ud af, at omkring halvdelen af ​​al metan, der udsendes fra termitter, nedbrydes af bakterier i termithøjene og den underliggende jord, før den kommer ind i atmosfæren.

Dette er gode nyheder for planeten, og det giver også meget mening biologisk set.

Det er fordi metan er en energikilde, siger professor Stefan Arndt, også fra University of Melbourne, der var medforfatter på undersøgelsen, sammen med professor Lindsay Huntley fra Charles Darwin University.

En gruppe bakterier kaldet methanotrofer lever i jorden og forbruger metan som deres primære energikilde.

"De er i din havejord, i din bys jord, i skoven, de er endda i landbrugsjord, «siger professor Arndt.

"Logik ville fortælle dig, at der også burde være disse metanotrofiske bakterier i termithøjene, fordi de er overalt. "

Det er svært nøjagtigt at måle, hvor meget metan der produceres af en termithøj, og Dr. Nauer og hans kolleger måtte udvikle nogle innovative teknikker til at snuse det ud.

"Udfordringen er, at du har alle tre processer i metankredsløbet - produktion, transport og forbrug - på samme tid og sted, "siger Dr. Nauer.

"I jord med en metankilde, for eksempel rismarker, du har ofte separate zoner, hvor du har metanproduktion eller metanforbrug, med transport mellem dem, men i termithøje er det meget mere komplekst. Du ved ikke, hvor termitterne er, så du ved ikke, hvor produktionen er.

"Den anden udfordring er strukturen på selve højen. Det er ikke en ensartet struktur, den har komplekse netværk af kamre og kanaler og forskellige porøsiteter afhængigt af hvor på højen du kigger. "

De tre processer (produktion, forbrug og transport) er nøglen til at forstå dynamikken i termiternes metankredsløb, og deres bidrag til atmosfæriske drivhusgasser.

"Ved at sætte et kammer over højen kan vi forholdsvis let måle nettotransporten af ​​metan til atmosfæren, "siger Dr. Nauer.

Måling af metanproduktion og forbrug i højen er mere kompliceret. Til hans beregninger, Dr. Nauer havde brug for at kende den samlede mængde gas i højen.

"Da jeg startede dette projekt, der var ingen ordentlig metode til at måle selv det ydre volumen af ​​en høj, " han siger.

"Vi udviklede en fotogrammetrisk rekord, hvor vi tog billeder i mange forskellige vinkler og derefter beregnede 3D-strukturen med software-dette kan måle højden af ​​højen meget præcist. "

For at se inde i høje, Dr. Nauer havde brug for at få en ven i det lokale medicinske samfund.

"Nøglen var at få en referencemetode for højens indre volumen, brøkdelen af ​​kamre versus fast materiale, så vi ville lave CT -scanninger af høje, " han siger.

"Da jeg begyndte at ringe rundt i Darwin efter medicinske billedcentre, Jeg antog, at de ville sige nej, eller der var en venteliste på flere måneder.

"I stedet var der denne radiograf, den første jeg ringede til, der lige sagde, 'Oh sejt, termithøje. Jeg har altid ønsket at gøre dette. Bring dem ind. "

For at beregne, hvor meget metan der blev forbrugt af bakterierne i højen, forskerne injicerede langsomt en kendt mængde metan i højen, sammen med en inert 'sporstofgas', argon, og sugede den derefter ud igen.

Forskellen i de to gasser viste, hvor meget metan der blev brugt.

På tværs af 29 høje lavet af tre forskellige termitarter, holdet fandt, gennemsnitlig, halvdelen af ​​al metan blev forbrugt af metanotrofer, før den kom ind i atmosfæren.

"Nogle høje indtog faktisk metan fra atmosfæren, og nogle høje var massive kilder, but throughout this whole scale, the percent of the methane that gets consumed is very stable, " says Dr. Nauer.

"The range was 20 to 80 per cent, but most mounds have an oxidation fraction of around 40 to 60 percent, so we think this 50 percent is something that is inherently built in, because the system sort of buffers itself. If you have more production, you get more consumption."

Så, what does this mean for global methane levels?

"The challenge there is upscaling, " says Dr. Nauer.

"So how do you go from measurements of one mound to the whole world? What people have done is guesstimated the total global biomass of termites and then, by applying an emission factor, they came up with these numbers for the contribution to the global methane budget.

"Our research could improve these estimates of the emission factor. They could also improve the biomass estimates."

By turning the relationship between termites and methane emissions upside down, the team could estimate the number of termites inside a mound from measuring how much methane was emitted.

Professor Arndt says these methods will help better understand the ecology of these important but poorly understood creatures.

"Now with the methods that Dr. Nauer has developed and applied to these termite mounds, you get a really good idea about how many termites are actually inside, " han siger.

"Så, you can look at seasonality of populations, and this is something that isn't well known. We don't really know that much about the ecology of these species, because they are really good at hiding."

As it turned out, sniffing out the methane also helped sniffing out the termites.