Eine einzigartige Studie unter der Leitung von Forschern der University of Oklahoma beleuchtet einen entscheidenden Rückkopplungsmechanismus der Biosphäre und seine Auswirkungen auf die Freisetzung von Kohlenstoff aus dem Boden in die Atmosphäre.
Jizhong Zhou, Direktor des Instituts für Umweltgenomik und George Lynn Cross Research Professor an der School of Biological Sciences der OU, ist kürzlich korrespondierender Autor von „Experimental warming beschleunigt die positive Bodenvorbereitung in einem gemäßigten Grasland-Ökosystem“. veröffentlicht In Naturkommunikation. Zhou sagte, die Studie sei die erste, die Labor- und Feldversuchsdaten zur Kalibrierung von Ökosystemmodellen für den Klimawandel verwende.
Dies ist auch die erste Studie, die Belege für die Beschleunigung der Bodenvorbereitung durch die Klimaerwärmung in einem gemäßigten Graslandökosystem liefert. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Grundierung des Bodens eine wichtige Rolle bei den Rückkopplungsprozessen des terrestrischen Kohlenstoffkreislaufs und beim Klimawandel spielen könnte.
Soil Priming – die Reaktion des mikrobiellen Abbaus von nativem organischem Kohlenstoff im Boden auf frische Kohlenstoffeinträge – ist ein wichtiger Rückkopplungsmechanismus, der möglicherweise mehr Bodenkohlenstoff in die Atmosphäre freisetzen könnte. Zhou sagt, dass die tatsächliche Beziehung zwischen terrestrischem Kohlenstoff und Klima eine der größten Unsicherheiten bei der Vorhersage der Klimaerwärmung in Erdsystemmodellen darstellt.
Organischer Kohlenstoff im Boden ist von entscheidender Bedeutung für die Bodengesundheit, die Nahrungsmittelproduktion, die Funktionalität des Ökosystems und die Klimaregulierung.
Die Studie ergab, dass die experimentelle Erwärmung die Bodenvorbereitung in einem gemäßigten Graslandökosystem steigerte, indem sie die funktionelle Struktur der mikrobiellen Gemeinschaften im Boden veränderte. Der Feldteil des Projekts wurde an der Kessler Atmospheric and Ecological Field Station durchgeführt, einer Umweltforschungs- und Bildungseinrichtung an der University of Oklahoma. Die Nähe des Standorts ermöglichte häufige Messungen, ein einzigartiger Aspekt der Studie.
Die Feldergebnisse und die im Labor gewonnenen Informationen über aktive Mikroben wurden in ein Ökosystemmodell integriert. Die Studie ergab, dass die Einbeziehung mikrobieller Mechanismen und Informationen in das Modell die Modellsicherheit und die Genauigkeit der Vorhersagen verbesserte.
Die Ergebnisse dieser Studie haben wichtige Implikationen für die Prognose der ökologischen Folgen des Klimawandels. Da die Studie ergab, dass die Erwärmung die Bodenvorbereitung beschleunigt, und da dies in früheren Untersuchungen nicht vollständig berücksichtigt wurde, könnten die schädlichen Auswirkungen der Erwärmung auf die Ökosysteme der Erde schwerwiegender sein als erwartet, wenn die Bodenvorbereitung nicht berücksichtigt wird.
Das Verständnis der Veränderungen der mikrobiellen Aktivitäten aufgrund der Erwärmung könnte jedoch zu Gegenmaßnahmen durch In-situ-Engineering von Mikrobiom-Wechselwirkungen führen.
„Unsere Ergebnisse verdeutlichen den komplizierten Zusammenhang zwischen Klimaerwärmung, mikrobiellen Gemeinschaften und der Kohlenstoffdynamik im Boden“, sagte Zhou. „Das Verständnis dieser Mechanismen ist entscheidend für die Entwicklung wirksamer Strategien zur Eindämmung des Klimawandels.“
„Langzeitprognosen ergaben, dass eine durch die Erwärmung verstärkte Bodenvorbereitung zu einer erheblich höheren heterotrophen Atmung und damit zu einem erheblich höheren CO2-Ausstoß führen kann“, sagte Xuanyu Tao, der andere Hauptautor dieser Studie und Postdoktorand an der OU.
„Wenn solche mikrobiell vermittelten positiven Bodenvorbereitungseffekte allgemein über verschiedene räumliche und zeitliche Skalen hinweg auftreten, könnten die potenziellen positiven Rückkopplungen der Bodenvorbereitung auf die Klimaerwärmung größer sein als bisher vorhergesagt.“
Mehr Informationen:
Xuanyu Tao et al., Experimentelle Erwärmung beschleunigt positive Bodenvorbereitung in einem gemäßigten Graslandökosystem, Naturkommunikation (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-45277-0