Topraklar, mikrobiyal metabolizma yoluyla atmosfere yılda yaklaşık 40-60 petagram (Pg) karbon salmaktadır. İklim ısınmasının topraktaki mikrobiyal solunumu daha da artıracağı ve pozitif karbon-iklim geri besleme döngülerini yoğunlaştıracağı öngörülüyor. Ancak bu geri bildirimin birkaç yıl içinde zayıflayıp zayıflayamayacağı belirsizliğini koruyor.
Bu soruyu yanıtlamak için, Çin Bilimler Akademisi Güney Çin Botanik Bahçesi’nden Prof. Liu Juxiu liderliğindeki bir araştırma ekibi, subtropikal orman topraklarında iklim ısınmasının etkilerini hafifleten, daha önce bilinmeyen bir tamponlama mekanizmasını ortaya çıkaran on yıllık bir çalışma yürüttü.
Ekip, uzun vadeli ısınma altında toprak mikrobiyal topluluklarının temel bir yeniden yapılanmaya uğradıklarını, karbonu daha verimli kullanan daha istikrarlı ağlar oluşturduklarını ve böylece atmosfere karbon emisyonlarını azalttığını buldu.
Yayınlandığı yer Bilim Gelişmeleri 12 Kasım’da yayınlanan bulgular, mikrobiyal karbon metabolizması termal ayarlamaya uğradıkça, ısınan topraklardan karbon salınımındaki ilk artışın zamanla azaldığını göstererek mevcut iklim modeli tahminlerine meydan okuyor.
Prof. Liu, “Gözlemlediğimiz şey, doğanın çevresel strese verdiği karmaşık tepkidir” dedi. “Mikrobiyal topluluklar pasif değildir; değişen koşullar altında ekosistem istikrarını korumak için etkileşimlerini aktif olarak yeniden yapılandırırlar.”
Araştırmacılar, mikrobiyal karbon kullanım verimliliğinin (mikrobiyal büyümeye ayrılan metabolize edilmiş karbon fraksiyonu), on yıllık bir ısınmadan sonra toprak sıcaklığıyla pozitif korelasyona sahip olduğunu gösterdi. Bu, daha önce tahmin edilen olumsuz termal tepkiyle çelişiyor.
Özellikle, bu değişim mikrobiyal çeşitlilikteki değişikliklerden değil, mikrobiyal topluluğun daha istikrarlı ağlara doğru yeniden yapılandırılmasından kaynaklanmıştır. Bu ağlar, yavaş büyüyen, verimli mikroorganizmaların (K-stratejistleri) hakimiyetindedir ve böylece mikrobiyal metabolizmanın termal ayarlamasını geliştirir. Sonuç olarak mikrobiyal solunum ve büyüme, ısınmamış topraklarla karşılaştırılabilir seviyelere geri döndü ve başlangıçtaki karbon kayıplarını kısmen telafi etti.
Bulgular iklim modellemesi ve ekosistem yönetimi için çıkarımlar içeriyor. Araştırmacılar, çoğu mikrobiyal karbon kullanım verimliliği için sabit değerleri varsayan mevcut Dünya sistemi modellerinin, uzun vadeli toprak karbon kayıplarını olduğundan fazla tahmin edebileceğini belirtti. Mikrobiyal ağ dinamiklerini ve termal adaptasyon süreçlerini bu modellere dahil etmek tahmin doğruluğunu artırabilir.
Çalışma ayrıca ormanların iklim değişikliğine karşı direncini artırmak için mikrobiyal aşılama veya toprağın mikrobiyal stabilitesini artırmaya yönelik diğer yönetim yaklaşımları gibi stratejilerin geliştirilebileceğini öne sürüyor.
Ancak araştırmacılar bu tamponlama kapasitesinin sınırsız olmadığını belirtti. Çalışmanın bir diğer ilk yazarlarından Doç. Zhou Shuyidan, “Gözlemlediğimiz pozitif bitki büyümesi tepkisi, sıcaklığın zaten yüksek olduğu ova tropik ormanlarında mutlaka meydana gelmeyebilir” dedi. “Ek olarak, ısınmanın neden olduğu kuraklık, mikrobiyal topluluğun metabolik termal ayarlama kapasitesini zayıflatabilir veya hatta bozabilir.”
Ayrıca çalışma, subtropikal orman topraklarının iklim ısınmasına karşı içsel bir tamponlama kapasitesine sahip olmasına rağmen, bu esnekliğin de sınırları olduğunu vurguluyor. Daha yoğun ısınma senaryolarında bu biyolojik tampon aşılabilir.
Bu çalışma, iklim modellerinin iyileştirilmesi ve iklim değişikliğine yönelik doğa temelli çözümlerin geliştirilmesi konusunda yeni bilgiler sunmaktadır.
