Permafrost ligger bakom nästan 85 procent av Alaska och nästan en fjärdedel av landmassan på norra halvklotet. Denna perennt frusna jord innehåller dubbelt så mycket kol som finns i jordens atmosfär. Eftersom Arktis värms upp dubbelt så snabbt som resten av planeten, Att förstå kolupptag och förluster i permafrostregioner är avgörande för att förbättra klimatmodellernas noggrannhet. Det ger också ledtrådar till hur denna region kommer att reagera och forma en framtida varmare värld.

När jordens atmosfär värms upp och får permafrosten att tina, kol som har varit inlåst i hundratals till tusentals år görs tillgängligt för mikrober. Men vad gör mikrober med det nyligen exponerade kolet, hur snabbt sönderfaller det och hur stor skillnad gör det i atmosfären?

För att hjälpa dig att svara på dessa frågor, Northern Arizona University doktorand Elaine Pegoraro designade ett experiment för att mäta hur mikrober reagerar på färskt koltillskott på olika djup i jord som samlats in från en fältplats nära Healy, Alaska. Väsentligen, hon tillsatte glukos i jorden tre gånger under ett år. Resultaten publicerades denna månad i Markbiologi och biokemi .

"Glukos är denna verkligen lättillgängliga energikälla, sa Pegoraro, som ingår i Center for Ecosystem Science and Society (Ecoss). "Det är som att ge mikroberna ett val mellan brownies och en påse frysta ärtor längst bak i frysen, " där de frusna ärterna står för kol som finns i permafrost. Det kolet sönderdelas långsamt på grund av biologiska, fysiska och kemiska processer.

"Om du inte svälter, du skulle förmodligen inte röra ärtorna."

Tillsats av glukos vid ytan gav inte mycket av ett ihållande svar. Men vid djupare jordlager, där permafrost finns, Pegoraro och hennes team såg en "primande effekt:" mikrober andades dubbelt så mycket markkol än de prover som inte fick glukos. Mikroberna åt upp "brownies, "och, i sitt höga socker, hade den energi som behövs för att sönderdela jorden för att komma åt näringsämnen, släpper ut mer kol i atmosfären.

När Pegoraro extrapolerade dessa fynd till fältet, hon fann att denna primereffekt stod för 4-12 procent av kolet som släpps ut i atmosfären under en växtsäsong.

"Det är en ansenlig mängd kol, " Hon sa.

När Arktis värms upp, fler växter växer i dessa ekosystem, gör sitt för att ta bort lite kol från atmosfären genom att införliva det i sin biomassa.

Men Pegoraros fynd tyder på att växter också kan bidra till viss kolförlust i jorden genom att släppa ut glukos från sina rötter till jorden.

"Vi måste överväga priming-effekter för att till fullo förstå permafrostens koldynamik, "Annars kan vi underskatta hur mycket kol som försvinner till atmosfären."