Wetenschappelijke studies werpen een nieuw licht op de complexe rol die bodemmicroben spelen bij het beïnvloeden van ecosystemen, atmosferische koolstofgehaltes en het klimaat.
LONDEN, 28 maart, 2017 - Klimaatwetenschappers die verbaasd zijn over het verkeer van koolstof tussen bodem en lucht, zullen mogelijk dieper moeten nadenken over de rol die bodemmicroben spelen - de kleinste bewoners van de planeet.
Eén onderzoeksteam heeft net ontdekt dat bodemmicroben de kleur van droge landbodems daadwerkelijk kunnen verlichten, tot reflecteer meer licht en stuiter meer stralingsenergie terug in de ruimte.
Een andere heeft identificeerde een onverwachte bron van atmosferische koolstof: 17% van de koolstof in de bodem die door een uiterwaard in de atmosfeer terechtkomt, vindt zijn oorsprong bij micro-organismen op een diepte van meer dan twee meter.
En een derde groep heeft geïdentificeerd bodembacteriën die planten kunnen helpen om droogte te overleven, en het verhogen van de oogstopbrengsten in droge gebieden zoals Arizona, Israël en de Nijlvallei.
Soorten bodemmicroben
In essentie zijn alle drie studies rapporten van een nieuwe grens. Bijna het minst bekende ecosysteem op de planeet is dat onder onze voeten: een klein snuifje aarde herbergt honderden soorten microben en de aantallen in elke snuif kunnen in miljarden worden geteld.
Wat deze entiteiten doen en hoe ze met elkaar omgaan, is nog steeds een puzzel die moet worden samengevoegd.
In alle gevallen is het onderzoek dus onvolledig. Maar elke studie vertegenwoordigt een nieuw aspect van de complexiteit van de interacties tussen bloeiende planten, atmosfeer en gesteente. En al deze interacties worden gemedieerd door microben.
Drylands beslaat 40% van het landoppervlak van de planeet. Deze dorre zones kunnen er levenloos uitzien, maar de huid van de woestijn leeft met een mix van mossen, korstmossen en cyanobacteriën die een biologische bodemkorst of biokorst vormen.
Wetenschappers van de US Geological Survey schrijven in het tijdschrift Scientific Reports dat ze vierkanten van deze biokorst hebben gemeten op het Colorado-plateau en ze hebben getest met verschillende niveaus van warmte en neerslag.
Ze volgden de reacties van de biocrusts en berekenden ook hoeveel zonne-energie ze terug in de atmosfeer reflecteerden.
Klimaatwetenschappers noemen dit het albedo-effecten het speelt een belangrijke rol in klimaatmodellen.
De mix van meer warmte en meer water transformeerde donkere oppervlakken naar lichte bodems in snelheden die misschien genoeg zijn om de snelheid van het broeikaseffect te vertragen.
"Deze informatie is een belangrijke stap in het begrip van het klimaat en kan nuttig zijn bij het ontwikkelen van toekomstige klimaatmodellen"
Maar de overschakeling van mossen en korstmossen naar de cyanobacteriën die de grond lichter maken, kan bodemerosie versnellen, de bodemvruchtbaarheid verlagen en het verwijderen van het broeikasgas kooldioxide uit de atmosfeer vertragen.
"De ontdekking dat klimaatverandering invloed heeft op biocrusts zou kunnen terugvloeien naar het toekomstige klimaat is een kritische factor die in het verleden niet is overwogen," zegt Austin Rutherford, een bioloog bij de Universiteit van Arizona, die de studie leidde.
"Deze informatie is een belangrijke stap in het begrip van het klimaat en kan nuttig zijn bij het ontwikkelen van toekomstige klimaatmodellen."
Een tweede groep rapport in het Vadose Zone Journal dat ze er iets dieper uitzagen dan de biokorst aan de oppervlakte.
Onderzoekers ontdekten drie jaar geleden dat diep onder de Amerikaanse Great Plains lag enorme schatkamer van oude koolstofrijke bodems. De veronderstelling was dat, op dit moment, deze koolstof veilig werd begraven.
Maar een team van de Lawrence Berkeley National Laboratory in Californië meette de flux van kooldioxide van de uiterwaarden van de Colorado River en ontdekte dat bijna een vijfde van de koolstof die in de atmosfeer kwam afkomstig was van bodemmicroben die druk uitoefenden op diepten van tussen twee meter en 3.5-meters - een bijdrage tot nu toe niet inbegrepen modellen van het aardesysteem.
Dit ligt ruim onder de rootdiepte, in de vadose zone ver onder de bovengrond, maar boven de grondwaterspiegel. En zelfs in deze zogenaamd inerte zone speelden bodemmicroben nog steeds een rol in de cyclus van het leven.
Volgens een team van Northern Arizona University, sommige microben zouden een nog waardevollere kunnen spelen. wetenschappers rapport in Plant and Soil journal dat ze 52-onderzoeken van over de hele wereld hebben geanalyseerd om een beetje microbiële magie te identificeren.
Microscopische manipulators
Wanneer gewasplanten werden voorzien van groeibevorderende rhizobacteriën - microben die wortels koloniseren - namen de opbrengsten aan groenten en graan met 20% toe tot 45% bij een droogte, in vergelijking met goed bewaterde planten. Dus, met hulp van een reeks microscopische manipulators, deden de planten die strijden voor water het zelfs beter dan degenen die werden geïrrigeerd.
Dit is echt onverwacht. Dat planten afhankelijk zijn van bodemmicroben voor voedingsstoffen en bescherming tegen plagen is bekend. Maar het laatste onderzoek suggereert dat bepaalde bodemmicroben een significant en vruchtbaar beschermend effect hebben in tijden van plantenspanning door droogte.
Heel goed hoe en waarom deze specifieke rhizobacteriën dit voordeel verlenen aan hun plantengastheren is een evolutionaire puzzel die nog moet worden opgelost door experiment.
Maar volgens ramingen van de VN verliest de wereld elk jaar 12 miljoen hectare landbouwgrond aan droogte en woestijn, dus deze ontdekking zou uiteindelijk van waarde kunnen zijn voor boeren in droogtegevoelige landen in een tijd waarin het klimaat begint te veranderen, terwijl menselijke aantallen blijven groeien.
En het herstel van kwetsbare droge gebieden naar groene, fotosynthetiserende oppervlakken die atmosferische koolstof verbruiken, zou op zijn beurt terugvloeien naar het planetaire klimaatsysteem.
Dat is voorlopig nog maar een hoop, en er moet nog veel meer onderzoek worden gedaan. Maar nogmaals, het is een herinnering dat de belangrijkste wezens op aarde misschien wel de meest vertrapte zijn: de onzichtbare burgers van de grond onder onze voeten. - Climate News Network
Dit artikel verscheen oorspronkelijk op Climate News Network
