Mikrobiologer afklarer forholdet mellem mikrobiel diversitet og kulstoflagring i jorden

I hvad de mener er den første undersøgelse af sin art, forskere ledet af postdoc-forsker Luiz A. Domeignoz-Horta og seniorforfatter Kristen DeAngelis ved University of Massachusetts Amherst rapporterer, at ændringer i mangfoldigheden af ​​jordens mikrobielle samfund kan ændre jordens evne til at binde kulstof, hvor det normalt er med til at regulere klimaet.

De fandt også, at den positive effekt af diversitet på kulstofforbrugseffektiviteten - som spiller en central rolle i den lagring - neutraliseres under tørre forhold. Kulstofforbrugseffektivitet refererer til kulstof assimileret i mikrobielle produkter kontra kulstof tabt til atmosfæren som CO2 og bidrager til klimaopvarmning, DeAngelis forklarer. Blandt andre fordele, jordens kulstof gør jorden sund ved at holde på vand og hjælpe planterne med at vokse.

Hun og kolleger behandlede disse spørgsmål, fordi de påpeger, "empirisk evidens for reaktionen af ​​jordens kulstofkredsløb på de kombinerede virkninger af opvarmning, tørke og tab af mangfoldighed er knap." For at udforske yderligere, de eksperimentelt manipulerede mikrobielle samfund, mens de varierede faktorer såsom mikrobesamfundets artsammensætning, temperatur og jordfugtighed. Detaljer er inde Naturkommunikation .

Ud over førsteforfatter Domeignoz-Horta og andre ved UMass Amherst, holdet omfatter Serita Frey ved University of New Hampshire og Jerry Melillo ved Ecosystems Center, Woods Hole, Masse.

De påpeger, at kulstof i jorden til dels reguleres af den hastighed og effektivitet, hvormed de mikrober, der lever der, kan bruge friske plantefødevarer og andre dele af jordens organiske stof til at vokse. DeAngelis siger, at nogle "jordkulstofpuljer" kan "holde sig fast i årtier og vende meget langsomt. Det er dem, vi virkelig gerne vil have, fordi de hjælper jorden med at forblive svampet til at absorbere vand og hjælper med at binde og frigive næringsstoffer til plantevækst."

"Diversitet er interessant, ikke kun i mikrobiologi, men i alle organismer, inklusive mennesker, " siger DeAngelis. "Det er styret af en masse forskellige faktorer, og det ser ud til, at mere forskelligartede systemer har en tendens til at arbejde mere effektivt og til at tolerere stress bedre. Vi ønskede at forstå, hvilken rolle mikrobiel diversitet spiller i jordens kulstofeffektivitet."

Hun tilføjer, "Det er vanskeligt at kopiere mangfoldighed, derfor brugte vi et modelsystemjord. Luiz udtog mikrober fra jord, lavede serielle fortyndinger af mikrobekoncentrationer i en buffer og podede jorden for at få variation i diversitet." De lod de fem forskellige mikrobielle blandinger vokse i 120 dage. Ud over andre tests, de brugte en ny metode baseret på en tung, stabil isotop af vand kendt som 18O-H2O. Det gjorde det muligt for dem at spore ilten og spore ny vækst over tid i de forskellige mangfoldigheder, jordfugtighed og temperaturforhold.

"En interessant ting, vi fandt, er, at vi ser, at mere forskelligartede samfund er mere effektive. Mikroberne vokser mere end i mindre forskellige samfund, men den stigning i vækst med diversitet går tabt, når de er stressede for vand. Dette tyder på, at der er en grænse for stressresiliens med høj diversitet, " tilføjer hun.

Forfatterne påpeger, "Resultater indikerer, at mangfoldigheden efter økosystem-funktionsforhold kan forringes under ikke-gunstige forhold i jordbund, og at for at forstå ændringer i jordens kulstofkredsløb, skal vi tage højde for de mange facetter af globale ændringer."

DeAngelis tilføjer, "Vi var lidt overraskede over, hvordan vores tilgang fungerede så godt. Jeg er virkelig interesseret i temperatur/fugt-effektiviteten, og Luiz er mere interesseret i diversitetsvinklen. Det var en kombination af de to, der var det mest interessante resultat."