Den globala uppvärmningen kommer sannolikt att orsaka en minskning av antalet arter av mikrober som lever i tropiska jordar, vilket kan hota regnskogarnas biologiska mångfald och öka koldioxidutsläppen, enligt ny forskning.

Mikroorganismer, som inkluderar bakterier och svampar, spelar en nyckelroll för hälsan hos tropiska skogars ekosystem. De bryter ner dött organiskt material, antingen med hjälp av kolet som det innehåller och omvandlar det eller släpper ut det i miljön som CO₂ .

Ungefär en tredjedel av kolet som lagras i jordar finns i tropiska jordar – och de bär upp ungefär två tredjedelar av världens växtbiomassa.

Klimatmodeller tyder på att tropikerna kan värmas upp med två till fem grader Celsius i slutet av århundradet. Hittills har det inte gjorts mycket vetenskaplig forskning om vilken inverkan denna uppvärmning kan ha på de tropiska markmikroberna som spelar en nyckelroll för växthälsa och för att förmedla koldioxidutsläpp till miljön.

Forskare värmer upp en regnskog för att simulera global uppvärmning

I ett experiment på Barro Colorado Island i Panama undersökte ett internationellt team av forskare under ledning av University of Leeds vad som skulle hända om tropiska jordar exponerades för de nivåer av global uppvärmning som förutsägs av klimatmodeller.

De riggade ett underjordiskt värmesystem för att värma fem försöksområden i en tropisk skog på låglandet som de jämförde med ouppvärmda kontrollområden.

Två år efter att systemet slogs på sa Dr. Andrew Nottingham, en skogsekolog baserad på Leeds som ledde studien, att det fanns två stora och oväntade fynd.

I en artikel publicerad i tidskriften Nature Microbiology , Dr. Nottingham och hans team rapporterar att den biologiska mångfalden – eller antalet arter av mikrober – i de uppvärmda tomterna minskade även om långvarig teori tyder på att mångfalden av bakterier skulle öka när marktemperaturen går upp.

Men studien fann att många av de viktigaste bakterie- och svampgrupperna i de ouppvärmda "naturliga" tomterna inte kunde hittas i de uppvärmda tomterna, samtidigt som de också identifierade bakterier och svampar i de uppvärmda tomterna som inte upptäcktes i kontrollplotterna.

Dr Nottingham säger att "denna forskning får oss att tänka annorlunda om hur ett varmare klimat kan påverka tropiska jordar, som stödjer några av världens rikaste biologiska mångfald och är ett globalt viktigt lager av kol."

"Om resultaten som vi har sett på bara två år är representativa för vad som kommer att inträffa i globala tropiska jordar, då kommer det att bli en stor negativ inverkan på de rika ekosystemen de stödjer. En stor fråga är om någon av mikroberna saknas i uppvärmda tomter spelade en nyckelroll för markens funktion, eftersom vi vet att markens mångfald är korrelerad med markens hälsa. Det finns ytterligare sannolika konsekvenser för växter eftersom tropiska regnskogar inkluderar associationer och symbioser mellan mikrober i marken och vegetationen."

"Dessa länkar är mycket specifika - så förändringar i mikrobernas sammansättning i värmande jordar kommer sannolikt att påverka föreningarna, vilket potentiellt gör många av dem omöjliga. Så en förändring i mikrobsamhället kommer sannolikt att leda till en förändring i växtsamhälle ovan jord."

CO₂ utsläppen ökade kraftigt

Det andra stora fyndet gällde CO₂ utsläpp från marken. I experiment utanför tropikerna har forskare funnit att när temperaturen stiger, kommer mängden CO₂ släpps ut i miljön ökar. Med tanke på den enorma mängd kol som lagras i jordar globalt, och särskilt i tropikerna, kan endast en liten procentuell ökning av hastigheten med vilken det frigörs ha en betydande inverkan på klimatförändringarna. Accelerationshastigheten i C02-utsläppen i den uppvärmda tropiska jorden var tre gånger högre än förutspått.

Dr Nottingham säger att "implikationerna av dessa resultat är alarmerande - men genom att visa hur känsliga dessa ekosystem är för ett uppvärmande klimat, understryker resultaten vikten av att bevara dessa biologiska mångfald och kolrika ekosystem och att strikt begränsa den nuvarande uppvärmningen."

Professor Patrick Meir, en ledande samarbetspartner i projektet från University of Edinburgh, tillade att "klimatmanipulationsexperiment som detta, som ställs upp i den naturliga miljön, är svåra att göra och är mycket sällsynta, särskilt i tropiska skogar, där biologisk mångfald och koldioxid lagringen är mycket hög."

"Denna viktiga nya information om risken från klimatuppvärmning både till förlust av biologisk mångfald i jordar och ökade koldioxidutsläpp kommer att hjälpa oss att förutsäga och planera bättre för de förändringar som ligger framför oss."

Forskarna erkände att det fortfarande finns många frågor som behöver lösas, inklusive växternas reaktion på uppvärmning från ovan jord, och framför allt hur förändringarna som har setts i experimentplanerna i Panama skulle spela ut över globala ekosystem. + Utforska vidare

Mikrober i varma jordar frigjorde mer kol än de i kallare jordar