Wetenschappers weten dat microben die in de grond leven een belangrijke rol kunnen spelen bij het produceren van atmosferische koolstof die de klimaatverandering kan versnellen, maar nu hebben onderzoekers van de Universiteit van Texas in Austin ontdekt dat bodemmicroben van historisch nattere locaties gevoeliger zijn voor vocht en aanzienlijk meer koolstof uitstoten dan microben uit historisch drogere gebieden. De bevindingen, vandaag gemeld in de Proceedings van de National Academy of Sciences , de weg wijzen naar nauwkeurigere klimaatmodellering en het inzicht van wetenschappers in duidelijke regionale verschillen in het microbiële leven verbeteren.

Microben in de bodem voegen elk jaar tussen de 44 miljard en 77 miljard ton koolstof toe aan de atmosfeer - meer dan alle fossiele brandstoffen samen - via een proces dat ademhaling wordt genoemd. Terwijl de planeet opwarmt, de bodemademhaling zal naar verwachting toenemen, maar voorspellers hebben moeite gehad om nauwkeurig te bepalen hoeveel. Het nieuwe onderzoek geeft aan dat om veranderingen in bodemademhaling beter te voorspellen, voorspellers moeten niet alleen aandacht besteden aan klimaatverandering, maar ook aan klimaatgeschiedenis, omdat microben anders reageren op verschuivingen in hun omgeving in nattere dan in drogere gebieden.

In regio's met in het verleden meer regenval, bodemmicroben bleken twee keer zoveel koolstof naar de atmosfeer te ademen als microben uit drogere gebieden. Wetenschappers hebben vastgesteld dat dit kwam omdat de microben anders reageerden op verandering:die uit de natste gebieden waren vier keer zo gevoelig voor verschuivingen in vocht als hun tegenhangers uit de droogste gebieden.

"De huidige modellen gaan ervan uit dat bodemmicroben op elke locatie over de hele wereld dezelfde reacties op milieuveranderingen vertonen en dit onmiddellijk doen, " zegt Christine Hawkes, hoogleraar integratieve biologie, "maar we hebben aangetoond dat historische regenval de reactie van de bodemademhaling bepaalt."

Het is onduidelijk of het inzicht in hoe bodemmicroben reageren op vocht de resultaten van wereldwijde inspanningen voor klimaatmodellering drastisch zou veranderen, die, tot dusver, hebben verschillende benaderingen gevolgd om te schatten hoe bodemademhaling op vocht reageert. Door de nieuwe ontdekking op te nemen in ecosysteemmodellen, echter, zou kunnen helpen bij het verbeteren van voorspellingen op basis van lokale of regionale verschillen in bodemademhaling en klimaatgeschiedenis.

Hawkes en het team voerden drie langetermijnstudies uit met veldonderzoek en laboratoriumexperimenten die gedurende zes jaar plaatsvonden. In ieder geval, de bevinding was hetzelfde:historische regenvalniveaus bleken van cruciaal belang voor hoe bodemmicroben zouden reageren op verandering, net als de temperatuur het resultaat beïnvloedt.

"Heb je gehoord van de replicatiecrisis? Nou, we hebben dit op drie verschillende manieren getest, en we konden de grond niets anders laten doen, ", zegt Hawkes. "Dit suggereert dat de erfenis van regenval de toekomstige bodemfunctie zal beperken, maar we hebben verder onderzoek nodig om erachter te komen met hoeveel en voor hoe lang."

Het onderzoek belicht ook voorheen onbekende nuances over de gemeenschappen van microben die onder de grond leven. Eenvoudig en microscopisch, microben hebben niettemin onderscheidende eigenschappen. Door ontbinding en ademhaling, bodemmicroben beïnvloeden de balans tussen koolstof gevangen onder de grond en uitgestoten in de atmosfeer, en dit evenwicht is niet hetzelfde van de ene regionale gemeenschap naar de andere, leerden de UT Austin-onderzoekers. Ze onderzochten grond die op verschillende plekken in Texas langs het Edwards-plateau was verzameld en ontdekten dat microben uit de droogste grondmonsters (die in gebieden leven met een kwart zoveel water als de microben uit de natste gronden) reageerden met een fractie van de koolstofemissies die hun nat-grond neven geproduceerd. Deze verschillen bleven bestaan, ongeacht andere bodemkenmerken.

"Omdat microben klein en enorm divers zijn, we hebben het idee dat wanneer de omgeving verandert, microben kunnen zich snel verplaatsen of lokale abundanties verschuiven om die milieuverandering te volgen, " zei Hawkes. "We ontdekten, echter, dat bodemmicroben en hun functies zeer goed bestand zijn tegen verandering. Weerstand tegen veranderingen in het milieu is van belang omdat het betekent dat eerdere lokale omstandigheden de manier waarop ecosystemen functioneren zullen beperken wanneer ze worden geconfronteerd met een verschuiving in het klimaat."