Rose Cory staat in een stroom smeltwater in het noordpoolgebied om een monster te verzamelen en de chemie van het stroomwater te analyseren. Bodem organisch materiaal geeft de stroom zijn goudbruine kleur. In het water kan de zon koolstof uit de grond bereiken, verzwakken en microben de kans geven het af te breken en het als kooldioxide in de atmosfeer af te geven. (Credit: Rose Cory / U. Michigan)
Micro-organismen in permafrost die door de zon verzwakte koolstof eten en deze in kooldioxide omzetten, kunnen een belangrijk pad vormen voor het broeikasgas om de atmosfeer binnen te komen, suggereert nieuw onderzoek.
Onderzoekers wisten dat zonlicht dat naar permanent bevroren grond of permafrost naar beneden glanst in de Noordpool koolstof in die permafrost afbreekt en het broeikasgas in de atmosfeer afgeeft, maar ze wisten niet hoe het proces plaatsvond.
Eerder liet Collin Ward, een recente promovendus aan de University of Michigan en eerste auteur van het onderzoek, zien dat microbiële gemeenschappen in de diepe permafrost zich snel kunnen aanpassen om door de zon verzwakte koolstof te consumeren. Permafrost-aarde, meestal ondergronds begraven, kan worden blootgesteld aan zonlicht dat eenmaal is ontdooid en wordt doorgespoeld naar een stroom waar blootstelling aan zonlicht de koolstof in die permafrost verzwakt en omzet in koolstof die deze microbiële gemeenschappen graag consumeren.
De nieuwe studie toont aan dat zonlicht de permafrostaarde een feest voor microben maakt omdat het hen dezelfde soorten koolstof geeft die ze al graag eten, de koolstof waarvan ze zijn aangepast om te metaboliseren.
Naarmate meer van de permafrost dooit - de Arctic warmt tweemaal sneller op dan de rest van de wereld - heeft het de capaciteit om een ongelooflijke hoeveelheid koolstof als kooldioxide in de atmosfeer af te geven. Als alle koolstof in permafrost werd omgezet in koolstofdioxide, zou dit meer dan het dubbele van de hoeveelheid koolstof in de atmosfeer verdubbelen. Zeer weinig modellen die klimaatscenario's voor de toekomst voorspellen, zijn deze koolstofemissies van permafrost, zegt Rose Cory, universitair hoofddocent aard- en milieuwetenschappen.
"Het is het verschil tussen eten bij een buffet met een hoop keuzes en een aantal niet erg goede opties versus een buffet waarbij elk gerecht je favoriet is", zegt ze. "Zonlicht verandert een beetje permafrostaarde-koolstof in microbe-favorieten, waardoor ze meer van deze koolstof in kooldioxide kunnen veranderen."
Een stroom smeltwater loopt door de sneeuw in het noordpoolgebied. Bodem organisch materiaal geeft de stroom zijn goudbruine kleur. (Credit: Jason Dobkowski / U. Michigan)
Permafrost in het noordpoolgebied kan niet worden afgebroken door microben totdat het opwarmt en ontdooit. Als dat eenmaal het geval is, beginnen inheemse microbiële gemeenschappen deze bodemkoolstof te ontbinden, langzaam op te eten en, in het proces, kooldioxide te maken.
Niet alle ontbinding van bodem-koolstof gebeurt echter in de bodem. Sneeuw en regen tijdens de zomer spoelen koolstof uit de grond in zonovergoten beken en meren, waar de zon de koolstof in de bodem verzwakt. Eerder onderzoek heeft aangetoond dat microben veel beter in staat waren om door de zon verzwakte koolstof in koolstofdioxide om te zetten, maar ze wisten niet waarom.
Om te bepalen hoe zonlicht bijdroeg aan de productie van koolstofdioxide, onderwierpen Cory en haar team grondmonsters aan ultrahoge resolutie massaspectrometrie voor en na blootstelling aan zonlicht, en voor en na het voeden van die organische stof aan de bacteriële inheemse gemeenschap. Ze zagen dat de bacteriegemeenschappen meer koolstofdioxide veroorzaakten in de permafrost-bodemmonsters die aan zonlicht waren blootgesteld.
Ze controleerden hun resultaten tegen een andere methode: onderzoek naar microbiële gemeenschapssamenstelling en genexpressie door de microben. De onderzoekers zagen dat microben, na blootstelling aan zonlicht, hun metabole machinerie opnieuw vormden om door de zon verzwakte koolstof te consumeren.
Uitzoeken hoe zonlicht bijdraagt aan de uitstoot van kooldioxide van de aarde in de atmosfeer, geeft onderzoekers nog een stukje informatie over hoe de snelheid en hoeveelheid kooldioxide die door permafrost wordt afgegeven, kan worden bepaald.
"Het is misschien wel de grootste feedbackmethode om meer opwarming op aarde te veroorzaken," zegt Cory. "We zijn in een race om erachter te komen hoeveel deze permafrost zal worden omgezet in koolstofdioxide."
{youtube}bz2IgcEhyv0{/youtube}
De onderzoekers rapporteren hun werk in het tijdschrift Nature Communications.
Bron: Universiteit van Michigan
Related Books:
at InnerSelf Market en Amazon
