Om du var en myra, du skulle se att jorden har nätverk av porer och kanaler som väver genom jorden som sammankopplade sugrör. De bildas under jorden av de olika mineraler som består av jord och som ett resultat av rörelser eller tillväxt av rötter, insekter, och andra levande organismer. Porerna i jord husgaser och vätskor, såsom jordens organiska kol och vatten.

Jordens organiska kol, eller SOC, spelar en viktig roll i kolcykeln. Enligt en nyligen genomförd studie av forskare vid Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), och publicerad i Jordbiologi och biokemi , kolets komplexitet skiljer sig med storleken på poren som innehåller det, men dess nedbrytbarhet drivs av dess närhet till mikroorganismer, inte dess kemi. Dessa fynd kan ge ett kraftfullt ramverk för att bygga en ny generation modeller som simulerar SOC -dynamik och komposition. Det ger också ett sätt att använda naturliga processer för att skydda SOC så att det förblir eller bryts ner i jorden snarare än att återgå till atmosfären.

I den naturliga vattencykeln, den hydrologiska anslutningen av jordporer stiger när markens vatteninnehåll ökar, och när porkanaler fylls med vatten, SOC och andra näringsämnen kan blandas och omfördelas. Och när jorden är mättad, jordens porer blir alltmer anslutna (vilket gör dem halmliknande) med vatten, tillåter rörelse av upplöst SOC mellan porerna. Detta ökar sannolikheten för att lagrat kol kommer att transporteras till mikrobiella platser som är mer fördelaktiga för sönderdelning. Denna mångsidiga fördelning av mikrobiella nedbrytare i hela jorden indikerar att metabolism eller beständighet av SOC-föreningar är starkt beroende av korta avstånd- tänk "sprintar"- för transport mellan porer, via vatten, i jorden.

För att demonstrera detta, PNNL -forskare mättade intakta jordkärnor och extraherade porvatten med ökande sugtryck för att sekventiellt prova dem från alltmer fina pordomäner. Deras mål var tvåfaldigt:Karakterisera kolets komplexitet i porvatten som hålls vid svaga och starka vattenspänningar. Och då, utvärdera mikrobiell sönderdelning av dessa porvatten genom att applicera masspektrometri med hög upplösning för att profilera de stora biokemiska klasserna som finns.

Jordlösningarna hölls bakom grova och fina "halsar", "och avslöjade mer komplext lösligt kol i finare porer än i grövre porer. Analys av samma prover inkuberade med svampar Cellvibrio japonicus, Streptomyces cellulosae, och Trichoderma reseei -visade att det mer komplexa kolet i fina porer inte är mer stabilt - det vill säga det bryts ner minst lika lätt som de enklare formerna av C som finns i grova porer. Faktiskt, sönderdelningen av komplext kol ledde till större förluster av det genom andning än det enklare kolet som finns i grova porvatten. Detta tyder på att upprepade cykler av torkning och vätning i jord kan åtföljas av upprepade cykler med ökade koldioxidutsläpp. Allt detta väcker en fråga:Är SOC -persistens främst en funktion av dess isolering i porer av olika storlek?

Alla studiens inkuberade prover visade att svamparna kunde sönderdela SOC i porvatten inom de första 48 timmarna efter samlokalisering. Detta innebär att mikrobernas närhet till substratet, är den kontrollerande faktorn för att skydda kol i jorden. Utmaningen är att använda denna information för att förbättra våra förutsägelser om C -beständighet i jord och kanske avgöra om och hur vi kan dra nytta av dessa naturliga processer i jorden i en mycket större skala så att vi reducerar kol i atmosfären.

"Denna forskning gav oss kritisk information som vi kommer att använda som utgångspunkt för vidare analys, "sa PNNL Vanessa Bailey, teamledare i mikrobiologigruppen. "