微生物对地球碳循环有影响

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作者来源:admin       发布时间:2016-07-12
导读:发表在PLoS ONE的研究论文 指出,正如大多数科学家们推定的那样,土壤中的微生物有机物对我们地球的碳循环发挥着重大的影响,但它们很可能不适应地球上的气候变化。 这个发现意味
发表在PLoS ONE的研究论文 指出,正如大多数科学家们推定的那样,土壤中的微生物——有机物对我们地球的碳循环发挥着重大的影响,但它们很可能不适应地球上的气候变化。
这个发现意味着,关于我们这个正在变暖星球未来气候的很大一部分数据,很难纳入目前的计算机模型进行研究。
土壤中含有大量的碳,举例来说,在深林中,通常地表之下的含碳量比树冠上更高,这些碳会发生哪些变化对于我们这个星球的未来有着很重要的影响。细菌、真菌和其它微生物是核心成员,它们将土壤中的碳和其它元素转化成排入大气中的二氧化碳和其它气体。
“土壤是环境变化的重要缓冲系统,而微生物群落是这个缓冲的基础。如果微生物群落没有起到我们预想的缓冲作用,那么就会给整个环境对气候变化的适应带来问题,” 文章的作者凡妮莎·贝利说,她是美国能源部西北太平洋国家实验室的研究人员。
这项研究是在一项从华盛顿州东部山区移植土壤的耗时17年的独特研究基础上做出的。研究团队将一部分样本放置在山腰下500米的地方,那里的环境比较温 暖、干燥,另一部分样本位于山腰上500米处,比较凉爽、湿润的气候中。17年后,他们在实验室分析了两组“本土”土壤样本,以及之前放置在两个地点的 “控制”样本。
科学家们分析了微生物群落的组成,他们的酶活性,以及他们的呼吸率——微生物能够以多快的速度将土壤中的碳转化成释放到大气中的二氧化碳。
科学家们发现,即使经历了17年的时间,微生物的适应性仍然比他们预想的要小。虽然样本中微生物的组成并没有发生太大变化,两组移植土壤中的微生物保持了它们在“本土”气候中的大部分特征,包括它们初始的呼吸率。
但是文章的作者说,这个信息不能让科学家们简单地假定,微生物会灵敏地应对气候变化。
“土壤中的原始生态环境在17年后继续对微生物活性施加深远影响,这一事实相当令人惊讶,”这篇文章的合著者本·邦德·兰姆伯蒂说,他是美国西北太平洋国家实验室(PNNL)和马里兰大学合作共建的研究中心的研究人员。
“我们不能认为,土壤对气候变化的反应与很多科学模型假设的方式一样,”邦德·兰姆伯蒂补充道。
在他们的研究中,西北太平洋国家实验室的科学家们利用山区的地形优势,在那里气候变化迅速。仅仅向上500米,温度平均降低5摄氏度,每年的平均降雨量增加了大约5厘米。这意味着在山上较高的地方,有着更加丰富的植被,因此微生物群落就有了更多可供利用的碳。
由于湿润的气候和富含碳的环境,因此,将“本土”微生物移动到较高地点,微生物呼吸率自然地升高;当它们被移动的较低位置时,到了比较温暖的地点,它们继 续保持较高的呼吸率。从较低地点移植到较高地点的微生物对于气温变化的响应异常地小,虽然生物学理论和气候模型预测这种响应应该有很大变化。
“随着我们的气候变化,所有的微生物都将经历新的条件和更加极端的情况,”土壤微生物学家贝利说。“气候变化不能简单地理解为全球变暖,也会有风暴潮、持 续的干旱;一些地方的温和气候可能会终止。这项研究让我们了解到,微生物在不同条件下,如何能平稳渡过这样的变化。它们作用可能会受到不同寻常的抑 制。”