Izvor: DOE/Lawrence Berkeley National Laboratory
Močvarni ekosistem područja zaliva za koji se očekivalo da služi kao ponor ugljika emituje iznenađujuće visoke nivoe metana, snažnog stakleničkog gasa. Studija sugerira da su faktori koji upravljaju ciklusima ugljika u ovim staništima još složeniji nego što smo mislili.
Kako nivo mora raste zbog globalnog zagrijavanja, ekosistemi se mijenjaju. Jedna mala stvar, vjerovali su naučnici, bila je da bi močvarna područja koja se nalaze u estuarijima mogla proizvoditi manje metana — snažnog stakleničkog plina — jer sve veći priliv morske vode čini ova staništa manje gostoljubivim za mikrobe koji proizvode metan.
Međutim, istraživanja biologa iz Nacionalne laboratorije Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) i UC Berkeley pokazuju da ove pretpostavke nisu uvijek tačne. Nakon ispitivanja mikrobnih, hemijskih i geoloških karakteristika 11 močvarnih zona, tim je otkrio da močvarno područje izloženo maloj količini morske vode emituje iznenađujuće visoke nivoe metana – daleko više nego bilo koja od slatkovodnih lokacija.
Njihovi rezultati, koji su sada objavljeni u mSystems, pokazuju da su faktori koji određuju koliko se stakleničkih plinova skladišti ili emituje u prirodnim pejzažima složeniji i teže predvidljivi nego što smo mislili.
“Pogledali smo koliko je metanogena, organizama koji stvaraju metan, prisutno u tlu na ovim lokacijama i to nije bilo baš dobro povezano s uočenom količinom metana”, rekla je viša autorica Susannah Tringe, direktorica Environmental Genomics & Odjel za sistemsku biologiju. “Čak i ako pogledate količinu metanotrofa, organizama koji jedu metan, u kombinaciji s metanogenima, čini se da to ne objašnjava u potpunosti.”
Tringe i njene kolege uzele su uzorke tla sa 11 lokacija i koristile sekvencioniranje visoke propusnosti za analizu DNK organizama pronađenih u uzorcima, uključujući bakterije, viruse i gljivice. Ispitivali su koji su geni prisutni u sekvencama i mapirali ih na poznate funkcije – na primjer, identificirali gene za koje se zna da su uključeni u metabolizam dušika ili gene bakterija koje koriste sulfat tokom disanja. Zatim su radili na modeliranju kako genetske informacije koje su pronašli, u kombinaciji s hemijskim faktorima u tlu i vodi, mogu rezultirati emisijama metana koje su primijetili.
Na većini lokacija, koje su se kretale od slatke vode do punog saliniteta morske vode, količina emitovanog metana bila je obrnuto povezana s količinom slane vode koja je tekla i miješala se s riječnom vodom. Ali na jednoj lokaciji, koja je obnovljena 2010. sa sezonskog travnatog pašnjaka za ispašu stoke natrag u svoje izvorno močvarno stanište, tim je uočio visoke emisije metana uprkos umjerenoj količini slane vode.
Morska voda sadrži više sulfata (jona sa sumporom i kiseonikom) od slatke vode, što dovodi do pretpostavke da bi povećani priliv morske vode u ovim sredinama doveo do manje proizvodnje metana jer su metanogeni koji koriste CO2 za proizvodnju ćelijske energije nadmašeni od strane bakterija koje koriste umjesto toga sulfat.
„Na kraju smo otkrili da postoje značajni utjecaji drugih bakterijskih grupa poput onih koje razgrađuju ugljik, pa čak i organizama koji su poznatiji kao ciklusi dušika, i nismo mogli lako objasniti emisije metana nečim tako jednostavnim kao što je npr. , koliko je sulfata dostupno ili koliko metanogena ima”, rekao je Tringe.
Drugi koncept u ekologiji je da vraćanje staništa u njihovo izvorno stanje može povećati skladištenje ugljika, poboljšati kvalitet vode i povećati populaciju divljih životinja. Posljednjih decenija, močvare su sve više prepoznate kao kritični ekosistemi za ove ekološke usluge, što je dovelo do široko rasprostranjenih napora da se ekosistemi obnove uklanjanjem barijera, zagađenja i alohtonih organizama.
Rad na modeliranju koautora Dennisa D. Baldocchija, izvršnog prodekana i profesora biometeorologije na UC Berkeley, sugerira da, iako obnovljena močvara trenutno dodaje plinove staklene bašte u atmosferu, ekosistem će se stabilizirati i početi služiti kao čisti ponor ugljika. u roku od 100 do 150 godina. Ovo možda nije vremenski okvir kojem su se dionici nadali kada su obnovili područje s ciljem sekvestracije ugljika.
„Želimo da znamo da li će ovi sistemi delovati kao dugoročni ponori ugljenika“, rekao je Baldocchi. “I ova mikrobiološka istraživanja mogu pomoći u preciziranju naših modela i predviđanja.”
Tringe je primijetio da su druge laboratorije uočile povećanu proizvodnju metana iz močvarnog tla sa povećanim salinitetom. Naučnici sa Univerziteta Duke uzeli su uzorke jezgra tla iz obalne slatkovodne močvare i izložili ih umjetnoj morskoj vodi i umjetnoj morskoj vodi kojoj nedostaje sulfat. U oba slučaja proizvodnja metana je porasla. Tringeova laboratorija nedavno je sarađivala s Marcelom Ardonom sa Državnog univerziteta Sjeverne Karoline na analizi mikrobnih zajednica u tim tlima.
“Postojalo je očekivanje da će sulfat biti najvažniji. I u tim studijama, ne samo da je slana voda stimulisala proizvodnju metana, što je opet u suprotnosti sa dogmom da je sulfat važan, dešavalo se da li imate sulfata ili ne; u stvari, sulfat nije imao veliki uticaj na emisiju metana”, rekao je Tringe. “Tako da mislim da ove eksperimentalne manipulacije ponovo potvrđuju priču da postoji više nijansiranih efekata prodora morske vode od samo dodavanja sulfata, kao i više nijansiranih faktora koji stoje iza obnove ekosistema.”
