Permafrost ligt ten grondslag aan bijna 85 procent van Alaska en bijna een kwart van de landmassa op het noordelijk halfrond. Deze eeuwig bevroren bodem bevat twee keer zoveel koolstof als in de atmosfeer van de aarde. Aangezien het noordpoolgebied twee keer zo snel opwarmt als de rest van de planeet, inzicht in de opname en het verlies van koolstof in permafrostregio's is cruciaal voor het verbeteren van de nauwkeurigheid van klimaatmodellen. Het biedt ook aanwijzingen over hoe deze regio zal reageren en een toekomstige warmere wereld zal vormen.

Naarmate de atmosfeer van de aarde opwarmt en de permafrost ontdooit, koolstof die honderden tot duizenden jaren is opgesloten, wordt beschikbaar gemaakt voor microben. Maar wat doen microben met die recent blootgestelde koolstof, hoe snel ontbindt het en hoeveel verschil maakt dit in de atmosfeer?

Om deze vragen te helpen beantwoorden, Promovendus van de Northern Arizona University, Elaine Pegoraro, ontwierp een experiment om te meten hoe microben reageren op toevoeging van verse koolstof op verschillende diepten in de bodem, verzameld op een veld in de buurt van Healy, Alaska. Eigenlijk, ze deed in de loop van een jaar drie keer glucose aan de grond. De resultaten zijn deze maand gepubliceerd in Bodembiologie en biochemie .

"Glucose is deze echt toegankelijke energiebron, " zei Pegoraro, die deel uitmaakt van het Centre for Ecosystem Science and Society (Ecoss). "Het is alsof je de microben de keuze geeft tussen brownies en een zak diepvrieserwten achter in je vriezer, " waar de bevroren erwten instaan ​​voor koolstof die in permafrost wordt gevonden. Die koolstof ontbindt langzaam vanwege biologische, fysische en chemische processen.

"Tenzij je honger had, je zou de erwten waarschijnlijk niet aanraken."

Het toevoegen van glucose aan de oppervlakte leverde niet veel van een aanhoudende reactie op. Maar bij diepere grondlagen, waar permafrost wordt gevonden, Pegoraro en haar team zagen een "priming-effect":microben ademden twee keer zoveel bodemkoolstof in dan de monsters die geen glucose kregen. De microben aten de "brownies, " en, in hun suiker hoog, had de energie die nodig was om de bodem te ontbinden om toegang te krijgen tot voedingsstoffen, waardoor er meer koolstof in de atmosfeer komt.

Toen Pegoraro deze bevindingen naar het veld extrapoleerde, ze ontdekte dat dit priming-effect verantwoordelijk was voor 4-12 procent van de koolstof die in een groeiseizoen in de atmosfeer vrijkomt.

"Het is een aanzienlijke hoeveelheid koolstof, " ze zei.

Terwijl het noordpoolgebied opwarmt, er groeien meer planten in deze ecosystemen, hun deel doen om wat koolstof uit de atmosfeer te verwijderen door het in hun biomassa op te nemen.

Maar de bevindingen van Pegoraro suggereren dat planten ook kunnen bijdragen aan enig koolstofverlies in de bodem door glucose uit hun wortels in de bodem af te geven.

"We moeten rekening houden met priming-effecten om de permafrost-koolstofdynamiek volledig te begrijpen, " zei ze. "Anders zouden we kunnen onderschatten hoeveel koolstof er in de atmosfeer verloren gaat."