• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Naturen
    Hur en termithög filtrerar metan - och vad det betyder för växthusgaser

    Termiter har bakterier i tarmen som bryter ner växtmaterial. Upphovsman:Shutterstock

    Kor gör det, får gör det, även smälta rådjur gör det.

    Och termiter gör det också. Ja, termiter pruttar.

    Precis som boskap och andra idisslare (det vill säga ett djur som tar upp mat från magen och tuggar det igen), termiter har bakterier i tarmen som bryter ner växtmaterial. Och precis som boskap och andra idisslare, en av biprodukterna av denna uppdelning är metan.

    Metan är en växthusgas som är cirka 30 gånger starkare än koldioxid, och ökande industri- och jordbruksutsläpp är en stor bidragande faktor till den globala uppvärmningen.

    Globalt sett det uppskattas att termiter är ansvariga för cirka en till tre procent av alla metanutsläpp. Det kan låta litet, men det är upp till 20 miljoner ton metan varje år som kommer ut från dessa ödmjuka insekter.

    Dock, till skillnad från oss människor, termiter har ett inbyggt filtersystem i sina bostäder för att ta bort denna växthusgas innan den släpps ut i den bredare atmosfären.

    Ett team av forskare under ledning av Dr. Philipp Nauer från School of Ecosystem and Forest Sciences vid University of Melbourne har utvecklat nya tekniker för att förstå alla nivåer av metankretsen i termithögar i det tropiska norra Australien.

    I studien, publicerad i PNAS , de fann att ungefär hälften av all metan som släpps ut från termiter bryts ned av bakterier i termithögarna och underliggande jord innan den kommer in i atmosfären.

    Detta är goda nyheter för planeten, och det är också mycket meningsfullt biologiskt sett.

    Detta beror på att metan är en energikälla, säger professor Stefan Arndt, även från University of Melbourne, som var medförfattare till studien, tillsammans med professor Lindsay Huntley från Charles Darwin University.

    Ungefär hälften av all metan som släpps ut från termiter bryts ned av bakterier i termithögarna. Upphovsman:Shutterstock

    En grupp bakterier som kallas metanotrofer lever i jorden och konsumerar metan som sin primära energikälla.

    "De är i din trädgårdsjord, i din stads jord, i skogen, de är till och med i jordbruksjord, säger professor Arndt.

    "Logiken skulle säga att det borde finnas dessa metanotrofiska bakterier också i termithögarna, för de finns överallt. "

    Det är svårt att exakt mäta hur mycket metan som produceras av en termithög, och Dr Nauer och hans kollegor var tvungna att utveckla några innovativa tekniker för att nosa ut det.

    "Utmaningen är att du har alla tre processerna i metankretsen - produktion, transport och konsumtion - på samma tid och plats, "säger Dr Nauer.

    "I jordar med en metankälla, till exempel risfält, du har ofta separata zoner där du har metanproduktion eller metanförbrukning, med transport mellan dem, men i termithögar är det mycket mer komplext. Du vet inte var termiterna är, så du vet inte var produktionen är.

    "Den andra utmaningen är strukturen på själva högen. Det är inte en enhetlig struktur, den har komplexa nätverk av kammare och kanaler och olika porositeter beroende på var på högen du tittar. "

    De tre processerna (produktion, konsumtion och transport) är nyckeln till att förstå dynamiken i termiternas metankrets, och deras bidrag till atmosfäriska växthusgaser.

    Högens struktur är en utmaning, eftersom den har komplexa nätverk av kamrar och kanaler. Kredit:Levereras

    "Genom att sätta en kammare över högen kan vi mäta nettotransporten av metan till atmosfären relativt enkelt, "säger Dr Nauer.

    Att mäta metanproduktion och -förbrukning i högen är mer komplicerat. För hans beräkningar, Dr Nauer behövde veta den totala volymen gas i högen.

    "När jag startade det här projektet, det fanns ingen lämplig metod för att mäta ens den yttre volymen i en hög, " han säger.

    "Vi utvecklade en fotogrammetrisk rekord, där vi tog foton i många olika vinklar och sedan beräknade 3D-strukturen med programvara-detta kan mäta höjden mycket exakt. "

    Att se inuti högarna, Dr Nauer behövde få en vän i det lokala medicinska samhället.

    "Nyckeln var att få en referensmetod för högens inre volym, andelen kamrar kontra fast material, så vi ville göra CT -skanningar av högarna, " han säger.

    "När jag började ringa i Darwin för medicinska bildcentraler, Jag antog att de skulle säga nej, eller det fanns en väntelista på flera månader.

    "Istället var det denna radiograf, den första jag ringde, som just sa, 'Åh coolt, termithögar. Jag har alltid velat göra det här. Ta in dem. "

    De vetenskapliga forskarna arbetade med ett medicinskt bildcentral för att få en CT -skanning. Kredit:University of Melbourne

    För att beräkna hur mycket metan som konsumeras av bakterierna i högen, forskarna injicerade långsamt en känd mängd metan i högen, tillsammans med en inert "spårgas", argon, och drog sedan ut den igen.

    The difference in the two gases showed how much methane was consumed.

    Across 29 mounds made by three different termite species, the team found, i genomsnitt, half of all methane was consumed by methanotrophs before it entered the atmosphere.

    "Some mounds were actually consuming methane from the atmosphere, and some mounds were massive sources, but throughout this whole scale, the percent of the methane that gets consumed is very stable, " says Dr. Nauer.

    "The range was 20 to 80 per cent, but most mounds have an oxidation fraction of around 40 to 60 percent, so we think this 50 percent is something that is inherently built in, because the system sort of buffers itself. If you have more production, you get more consumption."

    Så, what does this mean for global methane levels?

    "The challenge there is upscaling, " says Dr. Nauer.

    "So how do you go from measurements of one mound to the whole world? What people have done is guesstimated the total global biomass of termites and then, by applying an emission factor, they came up with these numbers for the contribution to the global methane budget.

    The team used a CT scan to help develop a 3D structure of the mound. Kredit:University of Melbourne

    "Our research could improve these estimates of the emission factor. They could also improve the biomass estimates."

    By turning the relationship between termites and methane emissions upside down, the team could estimate the number of termites inside a mound from measuring how much methane was emitted.

    Professor Arndt says these methods will help better understand the ecology of these important but poorly understood creatures.

    "Now with the methods that Dr. Nauer has developed and applied to these termite mounds, you get a really good idea about how many termites are actually inside, " han säger.

    "So, you can look at seasonality of populations, and this is something that isn't well known. We don't really know that much about the ecology of these species, because they are really good at hiding."

    As it turned out, sniffing out the methane also helped sniffing out the termites.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com