I vad de tror är den första studien i sitt slag, forskare under ledning av postdoktorn Luiz A. Domeignoz-Horta och seniorförfattaren Kristen DeAngelis vid University of Massachusetts Amherst rapporterar att förändringar i mångfalden av markmikrobiella samhällen kan förändra jordens förmåga att binda kol, där det brukar hjälpa till att reglera klimatet.

De fann också att den positiva effekten av mångfald på kolanvändningseffektiviteten – som spelar en central roll i den lagringen – neutraliseras i torra förhållanden. Kolanvändningseffektivitet hänvisar till kolet som assimileras i mikrobiella produkter kontra kol som förloras till atmosfären som CO2 och som bidrar till klimatuppvärmningen, DeAngelis förklarar. Bland andra förmåner, markens kol gör jorden frisk genom att hålla vatten och hjälpa växter att växa.

Hon och kollegor tog upp dessa frågor eftersom de påpekar, "empiriska bevis för svaret av markens kolkretslopp på de kombinerade effekterna av uppvärmning, torka och förlust av mångfald är sällsynt." För att utforska ytterligare, de experimentellt manipulerade mikrobiella samhällen samtidigt som de varierade faktorer såsom sammansättningen av mikrobsamhällets arter, temperatur och markfuktighet. Detaljer finns i Naturkommunikation .

Förutom första författaren Domeignoz-Horta och andra på UMass Amherst, Teamet inkluderar Serita Frey vid University of New Hampshire och Jerry Melillo vid Ecosystems Center, Woods Hole, Massa.

De påpekar att kolet i marken delvis regleras av hastigheten och effektiviteten med vilken mikroberna som lever där kan använda färska vegetabiliska livsmedel och andra delar av jordens organiskt material för att växa. DeAngelis säger att vissa "markkolbassänger" kan "hålla kvar i årtionden och vända sig mycket långsamt. Det här är sådana vi verkligen vill ha eftersom de hjälper jorden att hålla sig svampig att absorbera vatten och hjälper till att binda och frigöra näringsämnen för växttillväxt."

"Mångfald är intressant, inte bara inom mikrobiologi utan i alla organismer, inklusive människor, " DeAngelis säger. "Det styrs av många olika faktorer, och det verkar som om mer olika system tenderar att fungera mer effektivt och att tolerera stress bättre. Vi ville förstå vilken roll mikrobiell mångfald spelar i markens koleffektivitet."

Hon tillägger, "Att replikera mångfald är knepigt, det är därför vi använde ett modellsystem jord. Luiz extraherade mikrober från jord, gjorde serieutspädningar av mikrobkoncentrationer i en buffert och inokulerade jorden för att få variation i mångfald." De lät de fem olika mikrobiella blandningarna växa i 120 dagar. Förutom andra tester, de använde en ny metod baserad på en tung, stabil isotop av vatten känd som 18O-H2O. Det gjorde det möjligt för dem att spåra syret och spåra ny tillväxt över tid i olika mångfald, markfuktighet och temperaturförhållanden.

"En intressant sak vi hittade är att vi ser att mer olika samhällen är mer effektiva. Mikroberna växer mer än i mindre olika samhällen, men att ökningen i tillväxt med mångfald går förlorad när de är stressade för vatten. Detta tyder på att det finns en gräns för stresstålighet med hög mångfald, " tillägger hon.

Författarna påpekar, "Resultaten indikerar att mångfalden genom förhållandet mellan ekosystem och funktion kan försämras under icke-gynnsamma förhållanden i jordar, och att för att förstå förändringar i markens kolkretslopp måste vi ta hänsyn till de många aspekterna av globala förändringar."

DeAngelis tillägger, "Vi blev lite förvånade över hur vårt tillvägagångssätt fungerade så bra. Jag är verkligen intresserad av temperatur/fukteffektivitet och Luiz är mer intresserad av mångfaldsvinkeln. Det var en kombination av de två som var det mest intressanta resultatet."