Bakterier kan bidrage mere til klimaændringer, når planeten varmer op

Da bakterier tilpasser sig varmere temperaturer, de fremskynder deres respirationshastighed og frigiver mere kulstof, potentielt fremskyndende klimaændringer.

Ved at frigive mere kulstof, når de globale temperaturer stiger, bakterier og beslægtede organismer kaldet archaea kan øge klimaopvarmningen hurtigere, end de nuværende modeller antyder. Den nye forskning, udgivet i dag i Naturkommunikation af forskere fra Imperial College London, kunne hjælpe med at informere mere præcise modeller for fremtidig klimaopvarmning.

Bakterier og archaea, samlet kendt som prokaryoter, findes på alle kontinenter og udgør omkring halvdelen af ​​den globale biomasse - den samlede vægt af alle organismer på Jorden.

De fleste prokaryoter udfører respiration, der bruger energi og frigiver kuldioxid - ligesom vi gør, når vi trækker vejret ud. Mængden af ​​kuldioxid frigivet i løbet af en given tidsperiode afhænger af prokaryotens respirationshastighed, som kan ændre sig som reaktion på temperaturen.

Imidlertid, det nøjagtige forhold mellem temperatur, respirationshastighed og kulstofproduktion har været usikker. Nu, ved at samle en database over respirationshastighedsændringer i henhold til temperaturen fra 482 prokaryoter, forskere har fundet ud af, at størstedelen vil øge deres kulstofproduktion som reaktion på højere temperaturer i større grad end tidligere antaget.

'Double whammy' effekt

Lederforsker Dr. Samraat Pawar, fra Institut for Biovidenskab på Imperial, sagde:"På kort sigt på en skala fra dage til timer, enkelte prokaryoter øger deres stofskifte og producerer mere kuldioxid. Imidlertid, der er stadig en maksimal temperatur, hvor deres stofskifte bliver ineffektivt.

"På længere sigt, over år, disse prokaryote samfund vil udvikle sig til at være mere effektive ved højere temperaturer, giver dem mulighed for yderligere at øge deres stofskifte og deres kulstofproduktion.

"Stigende temperaturer forårsager derfor en 'dobbelt whammy' effekt på mange prokaryote samfund, giver dem mulighed for at fungere mere effektivt på både kort og lang sigt, og skaber et endnu større bidrag til globalt kulstof og resulterende temperaturer. "

Prokaryoter fra alle miljøer

Forskerne samlede prokaryote reaktioner på temperaturændringer fra hele verden og under alle forskellige forhold - fra salte Antarktis søer under 0 ° C til termiske pools over 120 ° C.

De fandt ud af, at prokaryoter, der normalt opererer i et medium temperaturområde - under 45 ° C - viser en stærk reaktion på skiftende temperatur, øge deres åndedræt på både kort sigt (dage til uger) og lang sigt (måneder til år).

Prokaryoter, der opererer i højere temperaturområder - over 45 ° C - viste ikke en sådan reaktion, men da de til at begynde med fungerer ved så høje temperaturer, de vil sandsynligvis ikke blive påvirket af klimaændringer.

De kortsigtede reaktioner af mellemtemperatur prokaryoter på opvarmning var større end dem, der blev rapporteret for eukaryoter-organismer med mere komplekse celler, inklusive alle planter, svampe og dyr.

Afviger fra det 'globale gennemsnit'

Holdet opbyggede en matematisk model, der forudsagde, hvordan disse ændringer i respirationshastigheden ville påvirke prokaryote samfunds kulstofproduktion. Dette afslørede, at ændringer på respirationshastigheden på kort og lang sigt ville kombinere til at skabe en større end forventet stigning i kulstofproduktionen, hvilket der i øjeblikket ikke er taget højde for i økosystem- og klimamodeller.

Hovedforfatter til den nye forskning, Ph.d. studerende Thomas Smith fra Institut for Biovidenskab, sagde:"De fleste klimamodeller antager, at alle organismeres respirationshastigheder reagerer på temperaturen på samme måde, men vores undersøgelse viser, at bakterier og archaea sandsynligvis afviger fra det 'globale gennemsnit'.

"I betragtning af at disse mikroorganismer sandsynligvis vil være betydelige bidragydere til total respiration og kulstofudledning i mange økosystemer, Det er vigtigt for klimamodeller at tage højde for deres højere følsomhed over for temperaturændringer i både korte og lange tidsskalaer.

"Vigtigt for fremtidige klimaforudsigelser, vi vil også gerne vide, hvordan antallet af prokaryoter, og deres overflod inden for lokale økosystemer, kan ændre sig med stigende temperaturer. "