Warmere bodems herbergen een grotere diversiteit aan actieve microben, blijkt uit een nieuwe studie van onderzoekers van het Center for Microbiology and Environmental Systems Science (CeMESS) van de Universiteit van Wenen.

De studie, gepubliceerd in Science Advances vertegenwoordigt een significante verschuiving in ons begrip van hoe microbiële activiteit in de bodem de mondiale koolstofcyclus en mogelijke feedbackmechanismen op het klimaat beïnvloedt. Tot nu toe gingen wetenschappers ervan uit dat hogere bodemtemperaturen de groei van microben versnellen, waardoor de uitstoot van koolstof in de atmosfeer toeneemt.

Deze verhoogde afgifte van koolstof wordt echter feitelijk veroorzaakt door de activering van voorheen slapende bacteriën.

"De bodem is het grootste reservoir van organische koolstof op aarde", zegt Andreas Richter, hoofdauteur van de studie en professor aan het Center for Microbiology and Environmental Systems Science. Micro-organismen dicteren stilletjes de mondiale koolstofcyclus, waarbij ze dit organische materiaal afbreken en daarbij koolstofdioxide vrijgeven.

Naarmate de temperatuur stijgt – een gegarandeerd scenario onder klimaatverandering – wordt aangenomen dat microbiële gemeenschappen meer koolstofdioxide uitstoten, waardoor de klimaatverandering verder wordt versneld in een proces dat bekend staat als bodemkoolstof-klimaatfeedback.

"Al decennia lang hebben wetenschappers aangenomen dat deze reactie wordt aangedreven door de toegenomen groeisnelheid van individuele microbiële taxa in een warmer klimaat", legt Richter uit. In dit onderzoek bezochten de onderzoekers een subarctisch grasland in IJsland dat meer dan een halve eeuw aan geothermische opwarming heeft ondergaan, wat heeft geleid tot hogere bodemtemperaturen in vergelijking met de omliggende gebieden.

Door bodemkernen te verzamelen en geavanceerde isotopenonderzoekstechnieken te gebruiken, identificeerde het team actieve bacteriële taxa, waarbij hun groeisnelheden werden vergeleken bij zowel omgevings- als verhoogde temperaturen, waarbij de laatste 6 °C hoger was.

"We zagen dat meer dan 50 jaar aanhoudende bodemopwarming de microbiële groei op gemeenschapsniveau deed toenemen", zegt Dennis Metze, Ph.D. student en hoofdauteur van het onderzoek. "Maar opmerkelijk genoeg waren de groeisnelheden van microben in warmere bodems niet te onderscheiden van die bij normale temperaturen." Het cruciale verschil lag in de bacteriële diversiteit:warmere bodems herbergden een gevarieerder scala aan actieve microbiële taxa.

Het voorspellen van microbiële activiteiten in de bodem in een toekomstig klimaat

"Het begrijpen van de complexiteit van de reactie van het bodemmicrobioom op klimaatverandering is een aanzienlijke uitdaging geweest, waardoor het vaak een 'black box' is geworden in klimaatmodellering", voegt Christina Kaiser, universitair hoofddocent bij het Centrum, toe.

Deze nieuwe bevinding overstijgt de traditionele focus op gemeenschapsgeaggregeerde groei en vormt de basis voor nauwkeurigere voorspellingen van microbieel gedrag en de daaruit voortvloeiende effecten op de koolstofcyclus in het evoluerende klimaatscenario. De inzichten uit dit onderzoek belichten de diverse microbiële reacties op de opwarming en zijn essentieel voor het voorspellen van de impact van het bodemmicrobioom op de toekomstige koolstofdynamiek.

Meer informatie: Dennis Metze et al., Door de opwarming van de bodem neemt het aantal groeiende bacteriële taxa toe, maar niet hun groeisnelheid, Wetenschappelijke vooruitgang (2024). DOI:10.1126/sciadv.adk6295. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk6295

Journaalinformatie: Wetenschappelijke vooruitgang

Aangeboden door Universiteit van Wenen