Forskare tog prov på jord på olika platser längs Edwards Plateau i Texas för att bestämma effekterna av historiskt regn på markens andning från mikrober. Mikrober som levde i den mörkgröna regionen hade historiska regn på 34-38 tum mellan 1961 och 1990, medan de i den mörkröda regionen upplevde mindre än 14 tum regn under samma period. Mikrober från de våtaste släpper ut två gånger så mycket kol som de från de torraste områdena. Kredit:Kartläggning utförd av Jenny Weisburg.
Forskare har känt till att mikrober som lever i marken kan spela en viktig roll för att producera atmosfäriskt kol som kan påskynda klimatförändringarna, men nu har forskare från University of Texas i Austin upptäckt att jordmikrober från historiskt blötare platser är känsligare för fukt och släpper ut betydligt mer kol än mikrober från historiskt torrare regioner. Resultaten, rapporterade idag i Proceedings of the National Academy of Sciences , peka vägen mot mer exakt klimatmodellering och förbättra forskarnas förståelse för distinkta regionala skillnader i mikrobiellt liv.
Mikrober i jorden tillför mellan 44 miljarder och 77 miljarder ton kol till atmosfären varje år – mer än alla fossila bränslen tillsammans – genom en process som kallas andning. När planeten värms upp, markandningen förväntas öka, men prognosmakare har haft problem med att exakt fastställa hur mycket. Den nya forskningen indikerar att för att göra ett bättre jobb med att förutsäga förändringar i markandning, prognosmakare måste uppmärksamma inte bara klimatförändringarna utan också klimathistorien, eftersom mikrober reagerar olika på förändringar i sin miljö i fuktigare respektive torrare områden.
I regioner med mer nederbörd historiskt, markmikrober befanns respirera dubbelt så mycket kol till atmosfären som mikrober från torrare regioner. Forskare fastställde att detta berodde på att mikroberna reagerade annorlunda på förändringar:De från de våtaste områdena var fyra gånger så känsliga för förändringar i fukt som deras motsvarigheter från de torraste områdena.
"Nuvarande modeller antar att jordmikrober på alla platser runt om i världen uppvisar samma svar på miljöförändringar och gör det omedelbart, " säger Christine Hawkes, professor i integrativ biologi, "men vi visade att historiska nederbörd formar jordens andningsrespons."
Forskaren Stephanie Kivlin borrar i jordplotter vid Lady Bird Johnson Wildflower Center i samband med ett av tre experiment under sex år som fann att mängden kol som markmikrober släpper ut är högre i områden där det historiskt sett finns mer nederbörd i jorden. Kredit:Christine Hawkes, University of Texas i Austin
Det är oklart om insikten om hur markmikrober reagerar på fukt drastiskt skulle förändra resultaten av världsomspännande klimatmodelleringsinsatser, som, än så länge, har tagit olika tillvägagångssätt för att uppskatta hur markandningen reagerar på fukt. Att införliva den nya upptäckten i ekosystemmodeller, dock, skulle kunna bidra till att förbättra förutsägelser baserade på lokala eller regionala skillnader i markandning och klimathistoria.
Hawkes och teamet genomförde tre långtidsstudier som involverade fältforskning och laboratorieexperiment under sex år. I varje fall, upptäckten var densamma:Historiska nederbördsnivåer visade sig vara avgörande för hur markmikrober skulle reagera på förändringar, påverkar resultatet precis som temperaturen gör.
"Har du hört talas om replikeringskrisen? Tja, vi testade detta på tre olika sätt, och vi kunde inte få jorden att göra något annorlunda, " säger Hawkes. "Detta tyder på att nederbördsarv kommer att begränsa framtida markfunktion, men vi behöver ytterligare studier för att ta reda på hur mycket och hur länge."
Mikrober i marken släpper ut miljarder ton kol till atmosfären varje år. En ny studie från University of Texas i Austin visar att vissa mikrober producerar mer atmosfäriskt kol än andra, och att historiska nederbördsnivåer driver dessa mikrobers svar. Kredit:Pacific Northwest National Laboratory
Forskningen lyfter också fram tidigare okända nyanser om samhällen av mikrober som lever under jord. Enkelt och mikroskopiskt, mikrober har ändå utmärkande egenskaper. Genom nedbrytning och andning, markmikrober påverkar balansen mellan kol som fångas under marken och släpps ut i atmosfären, och denna balans är inte densamma från en regional gemenskap till nästa, UT Austin-forskarna lärde sig. De undersökte jord som samlats in på olika ställen i Texas längs Edwards Plateau och fann att mikrober från de torraste jordproverna (som lever i områden med en fjärdedel så mycket vatten som mikroberna från de blötaste jordarna) svarade med en bråkdel av deras koldioxidutsläpp. våtjord kusiner produceras. Dessa skillnader kvarstod oavsett andra markegenskaper.
"Eftersom mikrober är små och enormt olika, vi har den här idén att när miljön förändras, mikrober kan snabbt flytta runt eller flytta lokala överflöd för att spåra den miljöförändringen, " sade Hawkes. "Vi upptäckte, dock, att markmikrober och deras funktioner är mycket motståndskraftiga mot förändringar. Motstånd mot miljöförändringar spelar roll eftersom det betyder att tidigare lokala förhållanden kommer att begränsa hur ekosystem fungerar när de står inför en förändring i klimatet."
