Bakterier frigiver klimaskadeligt kulstof fra optøende permafrost

En ny undersøgelse baseret på videnskabelig prøveudtagning af en rusten kulvaske ved et permafrost tørveland i Sverige har afsløret, at jernmineraler ikke fanger organisk kulstof, en stor kilde til CO ₂ og metan ikke inkluderet i prognoser for global opvarmning.

Studiet, udført af forskere fra universiteterne i Tübingen og Bristol foretog deres undersøgelsessted ved Stordalen mire, Abisko, Sverige optræder i Naturkommunikation i dag.

Omkring en fjerdedel af jorden på den nordlige halvkugle er permanent frosset. Disse områder skønnes at indeholde omkring dobbelt så meget kulstof som verdens nuværende atmosfære. Imidlertid, disse permafrostjord optøer i stigende grad, når jorden bliver varmere.

Forskergruppen, ledet af professor Andreas Kappler, og Monique Patzner fra Center for Applied Geoscience, og Dr. Casey Bryce - nu ved University of Bristol - i samarbejde med professor Thomas Borch ved Colorado State University, undersøgt, hvordan denne udvikling påvirker mikroorganismerne i jorden. De arbejdede ud fra den antagelse, at optøning øger tilgængeligheden af ​​organisk kulstof for mikroorganismer til behandling, til gengæld frigiver enorme mængder kuldioxid og metan. Disse gasser fremskynder drivhuseffekten, fører til yderligere optøning af permafrost i en ond cirkel.

Stigende temperaturer fører til sammenbrud af intakte permafrostjord, resulterer i jordskred og udbredt dannelse af vådområder. I denne seneste undersøgelse, teamet undersøgte, hvad der sker med det kulstof, der er fanget i jorden, når permafrosten tøer ud.

"Det organiske materiale, der naturligt findes i prøverne, er akkumuleret som tørv i tusinder af år. Med permafrost -optøning, mikrober bliver aktive og er i stand til at nedbryde tørven, "siger professor Kappler." Vi ved også, at jernmineraler bevarer organisk kulstof fra biologisk nedbrydning i forskellige miljøer - og dermed kan de være en kulstofvaske, selv efter at permafrosten er optøet. "Det reaktive jern er til stede som en slags rust og kan være forventes at fange det organiske materiale i det, forskerne kalder en "rusten kulvaske."

Der, prøver af jordens porevand og borekerner blev taget af det aktive lag langs en permafrost -optøningsgradient. Forskergruppen undersøgte, hvor meget organisk materiale der var bundet til reaktive jernmineraler, hvor stabile disse Fe-C-associationer er med permafrost-optøning, og om de tilstedeværende mikroorganismer kunne bruge materialet som fødekilde og energi. Teamet udførte også eksperimenter i laboratoriet i Tübingen.

Teamet fandt ud af, at mikroorganismer tilsyneladende er i stand til at bruge jernet som en fødekilde, derved frigiver det bundne organiske kulstof til vandet i jorden. Det betyder, at den rustne kulstofvaske ikke kan forhindre, at det organiske kulstof slipper ud af den optøende permafrost. Baseret på tilgængelige data fra andre steder på den nordlige halvkugle, forskere forventer, at deres fund vil være gældende for permafrostmiljøer verden over.

Hovedforfatteren af ​​publikationen, Monique Patzner, opsummerer:"Den rustne kulvaske findes kun i intakte permafrostjord; denne vask går tabt under optøning af permafrost." Nu søger forskerne at finde ud af, hvordan dette letter drivhusgasemissioner og dermed global opvarmning. "Det ser ud til, at det tidligere jernbundne kulstof er meget biotilgængeligt og derfor bakterier kan øjeblikkeligt metabolisere det til drivhusgasemissioner, "siger Patzner." Dette er en proces, der i øjeblikket mangler fra forudsigelsesmodeller for klimaændringer og skal indregnes i. "

Dr. Bryce, der fortsætter sin forskning på School of Earth Sciences ved Bristol University, tilføjede:"Vi har identificeret, at naturligt forekommende rust fælder kulstof i arktiske tørvemarker og muligvis hæmmer dets frigivelse til atmosfæren som drivhusgas. Imidlertid, Når permafrosten smelter, opløses rusten af ​​bakterier og det tilhørende kul frigives. Denne undersøgelse repræsenterer et spændende fremskridt i vores forståelse af, hvordan interaktioner mellem organisk stof, metaller og mikroorganismer kan regulere tab af kulstof fra tørvemarker med vigtige konsekvenser for klimatilbagemeldinger i Arktis. "

Forskerne, der er involveret i denne undersøgelse, ser nu på, hvordan de kan fastslå identiteten af ​​de mikroorganismer, der er ansvarlige for mineraltab, skæbnen for det frigjorte kulstof og konsekvenserne for drivhusgasemissioner.

Dr. Bryce tilføjede:"Vi arbejder også på at fastslå, hvor dynamiske vekselvirkninger mellem jernmineraler og kulstof er under fryse-optønings- eller tørrings-befugtningscyklusser. Vi udnytter også nogle af de erfaringer, vi har lært i Arktis til tørvemarker i Storbritannien, som er oplever i øjeblikket ekstrem nedbrydning. "