Alle planten hebben elektronen nodig om biologische en chemische taken te ondersteunen. Cornell-wetenschappers hebben een nieuw high-definition systeem ontdekt waarmee elektronen verder en efficiënter door de bodem kunnen reizen dan eerder werd gedacht.

"Micro-organismen hebben elektronen nodig voor alles wat ze doen. Als ze voedingsstoffen consumeren of methaan uitspuwen of kooldioxide uitstoten - voor elk leven, biologisch proces - ze hebben elektronen nodig, " zei Tianran Zon, postdoctoraal onderzoeker in de bodem- en gewaswetenschappen en hoofdauteur van het artikel dat op 31 maart verschijnt in Natuurcommunicatie .

Zoals grote hoeveelheden elektriciteit die uit de Niagara-watervallen door de staat New York stromen, elektronen transporteren door de bodem via koolstof. "We waren ons niet bewust van dit high-definition bodemdistributiesysteem dat elektronen van ver weg transporteert. Het is geen kilometers, het zijn geen meters, maar centimeterafstanden die er toe doen in de bodem, " zei Johannes Lehmann, hoogleraar bodemkunde.

In feite, het aanpassen van de bodem met pyrogene koolstof - bekend als biochar - brengt hoge definitie in het elektronennetwerk. Beurtelings, de elektronen stimuleren geleidende netwerken en groei, zei zon.

"Vroeger dachten we dat er alleen slecht presterende elektronenbanen in de bodem waren - en nu hebben we geleerd dat de elektronen op een zeer efficiënte manier door de bodem worden geleid, op een goed presterende manier, ’ zei Lehmann.

Lehmann en de leden van zijn laboratorium hadden moeite om te begrijpen waarom micro-organismen gedijen in de aanwezigheid van biochar. De groep verwijderde bodemfosfor, de omgeving onherbergzaam maken. Ze sloten water en voedingsstoffen uit. Ze verwierpen het gebruik van biochar als voedselbron omdat micro-organismen er niet veel van kunnen consumeren. Door Sun's achtergrond in milieuchemie, de wetenschappers ontdekten dat micro-organismen aangetrokken kunnen worden door elektronen die de biochar kan transporteren.

"Deze resultaten zullen leiden tot een beter begrip van microbiële reacties in de bodem en het microbiële metabolisme, inclusief langetermijneffecten op de uitstoot van broeikasgassen, ' zei Zon.

Lehmann crediteert interdisciplinair werk met het vinden van dit idee. "Ik had dit werk niet kunnen voltooien zonder de scheikunde-expertise van Tianran Sun, noch zonder de microbiologische expertise van Lars Angenent, of David Muller's of Barnaby Levin's fysieke kennis van koolstofstructuur, "zei Lehmann. "Ze speelden een grote rol."