Microbiële gemeenschappen in Arctische permafrost veranderden drastisch aan het einde van de laatste ijstijd - en de verschuiving zou opnieuw kunnen plaatsvinden als gevolg van moderne klimaatverandering, volgens een nieuwe studie door wetenschappers van de Universiteit van Alberta.

De onderzoekers vergeleken de microbiële gemeenschappen in permafrost gevormd tijdens de laatste ijstijd, aan het einde van het geologische tijdperk dat bekend staat als het Pleistoceen, met die aan het begin van de moderne tijd, bekend als het Holoceen.

"We ontdekten dat zowel de microbiële gemeenschappen als de chemische parameters stabiel zijn binnen elk tijdperk totdat ze een drempel overschrijden, gedreven door de klimaatverandering, " verklaarde co-auteur van de studie Brian Lanoil, een universitair hoofddocent aan de faculteit Bètawetenschappen.

“Na die drempel, er is een abrupte omschakeling naar een nieuwe microbiële gemeenschap en een nieuwe bodemchemie. We stellen dat moderne klimaatverandering kan leiden tot een vergelijkbare staatstransitie voor bodems in Arctische ecosystemen, met onbekende gevolgen."

De onderzoekers veronderstellen dat deze verandering in de bodem een ​​nieuw bodemprofiel kan creëren dat ongunstig is voor bestaande microbiële gemeenschappen, met wijdverbreide effecten.

"Aangezien de bodem de plaats is waar planten groeien en waar bijna al het aardse leven leeft, dit kan grote gevolgen hebben voor het hele Arctische ecosysteem, " legde Lanoil uit. "Ons werk toont aan dat dit eerder is gebeurd, en het is mogelijk dat dit opnieuw kan gebeuren als gevolg van de huidige klimaatverandering."

Bodemmicroben zijn belangrijk voor veel ecosysteemfuncties, en drastische veranderingen in de microbengemeenschap kunnen leiden tot veel veranderingen in het functioneren van die bodems. Bijvoorbeeld, microben in de huidige omgeving zijn verantwoordelijk voor de verwerking van koolstof en stikstof, en een verandering in deze systemen zou de koolstof- en stikstofcycli in Arctische ecosystemen kunnen beïnvloeden.

Maar Lanoil merkte op dat verder onderzoek nodig is om de functie van nieuwe microbiële gemeenschappen die zich vormen na het overschrijden van de drempel en hun potentiële effecten op het bredere ecosysteem beter te begrijpen.

"Onze bevindingen kunnen ook de reden verklaren achter de tegenstrijdige resultaten die zijn verkregen uit veld- en laboratoriumexperimenten met bodemopwarming, " voegt promovendus Alireza Saidi-Mehrabad toe, hoofdauteur van het onderzoek. "Dit verschil is waarschijnlijk omdat veldonderzoek gepaard gaat met matige verwarming van de grond. in laboratoriumgebaseerde incubaties, een kleine hoeveelheid permafrost-dooi kan resulteren in een snelle reactie op verhoogde temperatuur, wat leidt tot grote veranderingen in zowel de bodemchemie als de structuur van de microbiële gemeenschap."

Andere medewerkers aan dit onderzoek zijn Duane Froese, hoogleraar aan de Faculteit Wetenschappen en Canada Research Chair in Northern Environmental Change; Patrick Neuberger, voormalig afgestudeerde student in het Lanoil-lab; en Morteza Hajihosseini, afgestudeerde student aan de U of A's School of Public Health.

Het onderzoek werd gefinancierd door de Alberta Innovates Graduate Fellowship, ArcticNet, de Natural Sciences and Engineering Research Council van Canada, het Noordelijk Wetenschapstrainingsprogramma, en de U of A's Northern Research Award.

De studie, "Permafrost microbiële gemeenschapsstructuur verandert over de grens van het Pleistoceen-Holoceen, " werd gepubliceerd in Grenzen in milieuwetenschappen .