Alla växter behöver elektroner för att hjälpa biologiska och kemiska uppgifter. Cornellforskare har upptäckt ett nytt högupplöst system som gör att elektroner kan resa genom jorden längre och mer effektivt än man tidigare trott.

"Mikroorganismer behöver elektroner för allt de gör. Om de konsumerar näringsämnen eller sprutar ut metan eller driver ut koldioxid - för alla levande, biologisk process - de behöver elektroner, "sa Tianran Sun, postdoktor inom jord- och grödor och huvudförfattare till artikeln som visas den 31 mars Naturkommunikation .

Som stora mängder el som strömmar från Niagara Falls i hela New York, elektroner transporteras genom jorden via kol. "Vi var inte medvetna om detta högupplösta jordfördelningssystem som transporterar elektroner långt ifrån. Det är inte kilometer, det är inte meter, men centimeters avstånd som spelar roll i jorden, "sa Johannes Lehmann, professor i markvetenskap.

Faktiskt, förändring av jorden med pyrogen kol - känd som biokol - ger högupplösning till elektronnätverket. I tur och ordning, elektronerna stimulerar ledande nätverk och tillväxt, sa Sun.

"Tidigare trodde vi att det bara fanns lågpresterande elektronvägar i jorden-och nu har vi lärt oss att elektronerna kanaliseras genom jorden mycket effektivt på ett högpresterande sätt, sa Lehmann.

Lehmann och medlemmarna i hans laboratorium hade kämpat för att förstå varför mikroorganismer trivdes i närvaro av biokol. Gruppen tog bort jordfosfor, gör miljön ogästvänlig. De utesluter vatten och näringsämnen. De kastade bort användningen av biokol som matkälla eftersom mikroorganismer inte kan konsumera mycket av det. Genom Suns bakgrund inom miljökemi, forskarna fann att mikroorganismer kan dras till elektroner som biokolet kan transportera.

"Dessa resultat kommer att leda till en bättre förståelse av mikrobiella svar i jord och mikrobiell metabolism, inklusive långsiktiga effekter på utsläpp av växthusgaser, "Sa Sun.

Lehmann krediterar tvärvetenskapligt arbete med att hitta denna idé. "Jag hade inte kunnat slutföra detta arbete utan Tianran Suns kemiska expertis, inte heller utan Lars Angenents mikrobiologiska expertis, eller David Mullers eller Barnaby Levins fysiska kunskaper om kolstruktur, "sa Lehmann." De spelade en stor roll. "