Feuchtgebietsökosysteme sind die wichtigsten und produktivsten Quellen für natürliches Methan (CH4). CH4 fließt ständig in diese Regionen hinein und aus diesen heraus (Fluss), und dieser Fluss schwankt periodisch. Methanogene (Methanerzeuger) und Methanotrophe (Methanverbraucher) sind Mikroorganismen, die die CH4-Flüsse in Feuchtgebieten beeinflussen. Die gegenseitige oder symbiotische Beziehung zwischen Methanogenen und Methanotrophen bleibt jedoch unklar. Biologen und Atmosphärenwissenschaftler sehen eine entscheidende Gelegenheit, die Muster des gleichzeitigen Auftretens von Methanogen- und Methanotrophen-Populationen und ihre Einflüsse auf natürliche CH4-Flüsse zu untersuchen.
Prof. Jiwen GE und seine Teammitglieder repräsentieren das Laboratory of Basin Hydrology and Wetland Eco-Restoration, das Wuhan/Hubei Key Laboratory of Wetland Evolution and Ecological Restoration und das Wuhan/Institute of Ecology and Environmental Sciences der China University of Geosciences , Wuhan, untersuchten die Variablen, die saisonale Schwankungen zwischen dem Einfluss methanogener und methanotropher Gemeinschaften auf die CH4-Emissionen von Feuchtgebieten beeinflussen. Durch biologische (phylogenetische) Netzwerkanalyse identifizierten sie eine Schlüsselart, die eine zentrale Rolle bei der Vermittlung von CH4-Flüssen spielt. Ihre vollständige Studie ist jetzt in verfügbar Fortschritte in den Atmosphärenwissenschaften.
Das Team passte ein Eddy-Kovarianz(EC)-System an, das zur Untersuchung des mikroklimatologischen Gasaustauschs verwendet wurde, um saisonale Methanflussdaten zu analysieren. EC-Systeme sind in der Lage, langfristige (Jahre oder sogar Jahrzehnte) CH4-Flussmessungen durchzuführen, ohne die Umgebung zu stören. Dann identifizierten sie die CH4-vermittelnden Mikroorganismenarten mit Schlüsselfunktion mithilfe der Analyse phylogenetischer molekularer ökologischer Netzwerke (pMENs), die Biologen normalerweise verwenden, um die evolutionäre Entwicklung einer Gruppe von Organismen und ihre Merkmale zu bestimmen.
Die Forscher kombinierten die methanogenen und methanotrophen pMENs, um zu analysieren, wie sich die Funktionen methanogener und methanotropher Gemeinschaften von Saison zu Saison unterschiedlich verhalten. Zusammen mit pMENs verwendeten sie Korrelationsanalysemethoden, um die Wechselbeziehungen zwischen mehreren Umweltfaktoren zu demonstrieren, darunter Methanstoffwechselmikroben und CH4-Flüsse.
Die Studie lieferte wesentliche Beweise, die die saisonalen Muster und mikrobiellen Antriebsmechanismen von CH4-Emissionen in Feuchtgebieten erklären. Diese Daten können wissenschaftliche Unterstützung für die Bewirtschaftung von Feuchtgebieten und eine nachhaltige, CO2-neutrale Entwicklung in der Nähe dieser artenreichen Regionen liefern.
Zur Vorbereitung auf zukünftige Forschungsarbeiten berechnet und analysiert das Team Methanflüsse über lange Zeiträume (fünf Jahre oder länger). Um die Auswirkungen von Mikroben auf Methanflüsse zu analysieren, ist jedoch eine tiefergehende Forschung mit metagenomischer Sequenzierung (mehrere Gemeinschaften von Organismen) erforderlich.
Luwen Wang et al., Der Synergismus zwischen Methanogenen und Methanotrophen und die Art ihrer Beiträge zur saisonalen Variation von Methanflüssen in einem Feuchtgebiet: Der Fall von Dajiuhu Subalpine Peatland, Fortschritte in den Atmosphärenwissenschaften (2022). DOI: 10.1007/s00376-021-1255-z