In wat volgens hen de eerste studie in zijn soort is, onderzoekers onder leiding van postdoctoraal onderzoeker Luiz A. Domeignoz-Horta en senior auteur Kristen DeAngelis van de Universiteit van Massachusetts Amherst rapporteren dat verschuivingen in de diversiteit van microbiële gemeenschappen in de bodem het vermogen van de bodem om koolstof op te slaan kunnen veranderen, waar het meestal helpt om het klimaat te reguleren.

Ze ontdekten ook dat het positieve effect van diversiteit op de efficiëntie van het koolstofgebruik - dat een centrale rol speelt bij die opslag - wordt geneutraliseerd in droge omstandigheden. Efficiëntie van koolstofgebruik verwijst naar de koolstof die wordt geassimileerd in microbiële producten versus koolstof die als CO2 in de atmosfeer verloren gaat en bijdraagt ​​​​aan klimaatopwarming, legt De Angelis uit. Onder andere voordelen, bodemkoolstof maakt de bodem gezond door water vast te houden en planten te helpen groeien.

Zij en collega's hebben deze vragen beantwoord omdat ze erop wijzen, "empirisch bewijs voor de reactie van koolstofcycli in de bodem op de gecombineerde effecten van opwarming, droogte en verlies aan diversiteit is schaars." Om verder te onderzoeken, ze manipuleerden experimenteel microbiële gemeenschappen, terwijl ze factoren varieerden zoals de samenstelling van de soorten van de microbengemeenschap, temperatuur en bodemvocht. Details zijn binnen Natuurcommunicatie .

Naast de eerste auteur Domeignoz-Horta en anderen bij UMass Amherst, het team omvat Serita Frey van de Universiteit van New Hampshire en Jerry Melillo van het Ecosystems Center, bos gat, Massa.

Ze wijzen erop dat koolstof in de bodem gedeeltelijk wordt gereguleerd door de snelheid en efficiëntie waarmee de microben die daar leven, vers plantaardig voedsel en andere delen van organisch bodemmateriaal kunnen gebruiken om te groeien. DeAngelis zegt dat sommige "koolstofpools in de bodem" "tientallen jaren kunnen blijven bestaan ​​en heel langzaam kunnen omslaan. Dit zijn degenen die we echt willen hebben omdat ze de bodem sponsachtig houden om water te absorberen en voedingsstoffen te binden en af ​​te geven voor plantengroei."

"Diversiteit is interessant, niet alleen in de microbiologie, maar in alle organismen, inclusief mensen, "DeAngelis zegt. "Het wordt bepaald door veel verschillende factoren, en het lijkt erop dat meer diverse systemen de neiging hebben om efficiënter te werken en stress beter te verdragen. We wilden de rol van microbiële diversiteit in de koolstofefficiëntie van de bodem begrijpen."

Zij voegt toe, "Het repliceren van diversiteit is lastig, daarom hebben we een modelsysteem bodem gebruikt. Luiz haalde microben uit de bodem, maakte seriële verdunningen van microbeconcentraties in een buffer en inoculeerde de grond om variatie in diversiteit te krijgen." Ze lieten de vijf verschillende microbiële mengsels 120 dagen groeien. Naast andere tests, gebruikten ze een nieuwe methode gebaseerd op een zware, stabiele isotoop van water bekend als 18O-H2O. Het stelde hen in staat om de zuurstof te traceren en nieuwe groei in de loop van de tijd te volgen in de verschillende diversiteit, bodemvocht en temperatuuromstandigheden.

"Een interessant ding dat we ontdekten, is dat we zien dat meer diverse gemeenschappen efficiënter zijn. De microben groeien meer dan in minder diverse gemeenschappen, maar die toename in groei met diversiteit gaat verloren wanneer ze gestrest zijn voor water. Dit suggereert dat er een grens is aan de stressbestendigheid bij hoge diversiteit, " zij voegt toe.

De auteurs wijzen erop, "Resultaten geven aan dat de diversiteit door ecosysteem-functierelatie kan worden aangetast onder ongunstige omstandigheden in de bodem, en dat om veranderingen in de koolstofcyclus in de bodem te begrijpen, we rekening moeten houden met de meerdere facetten van wereldwijde veranderingen."

DeAngelis voegt toe, "We waren een beetje verbaasd over hoe onze aanpak zo goed werkte. Ik ben erg geïnteresseerd in de efficiëntie van temperatuur/vocht en Luiz is meer geïnteresseerd in de diversiteitshoek. Het was een combinatie van die twee die het meest interessante resultaat was."