(Markus Spiske/Unsplash) Modellierung der zukünftigen Konsequenzen von Klimawandel erfordert eine Vielzahl von Berechnungen, die auf einer Vielzahl von Faktoren basieren, einschließlich der Frage, wie gut Mikroben im Boden Kohlenstoff speichern könnten – etwas, das viel komplizierter ist als ursprünglich angenommen.
In neuen Forschungsarbeiten kombinierten Wissenschaftler Feldmessungen mit Computermodellen, um signifikante saisonale Verschiebungen der mikrobiellen Aktivität und der Produktion von Kohlendioxid aufzuzeigen, da sich Temperatur- und Niederschlagsunterschiede im Laufe des Jahres veränderten.
Dies könnte uns nicht nur dabei helfen, die künftige Erwärmung des Planeten besser vorherzusagen, es könnte uns auch helfen, sie zu kontrollieren – indem diese saisonalen Schwankungen auf ein Minimum reduziert werden, könnte die Menge an Kohlenstoff, die in der Erde eingeschlossen bleibt, erhöht werden.
„Wenn sich mikrobielle Kolonien im Boden in einer produktiven Phase befinden und an Zahl und Größe zunehmen, benötigen sie mehr Kohlenstoff, um ihr Wachstum voranzutreiben.“ sagt Xiaofeng Xu, Ökologe für den globalen Wandel von der San Diego State University (SDSU).
„Als wir die Mengen und Aktivitäten von Bodenmikroben in Simulationen manipulierten und die reziproken Veränderungen des Bodenkohlenstoffs beobachteten, stellten wir fest, dass die mikrobielle Atmungsrate sank, wenn saisonale Schwankungen entfernt wurden.“
Das Team verwendete ein Modell namens CLM-Microbe (Community Land Model) und testete es auf einem Supercomputer in neun natürlichen Biomumgebungen: tropischer/subtropischer Wald, gemäßigter Nadelwald, gemäßigter Laubwald, borealer Wald, Buschland, Grasland, Wüste, Tundra und Feuchtgebiet.
Um sie zu validieren und zu testen, wurden diese Daten mit realen Beobachtungen verglichen, die in früheren Studien aufgezeichnet wurden und insgesamt 844 Standorte abdeckten. Die Modellierung war größtenteils konsistent, obwohl ihre Genauigkeit je nach Ökosystem unterschiedlich war.
Obwohl es allgemein anerkannt ist, dass der Boden eine große Rolle im Kohlenstoffkreislauf spielt, haben Wissenschaftler derzeit keine genaue Vorstellung von den Details – einschließlich der Frage, wie sich unterschiedliche Bodenarten und unterschiedliche Ökosystemkonfigurationen auf die Kohlenstoffaufnahme und -freisetzung aus dem Boden auswirken könnten. Diese Studie trägt dazu bei, einige Lücken zu schließen.
„Die Fähigkeit des Modells, die Dynamik von Bakterien und Pilzen zu simulieren, verbessert unser Verständnis der Auswirkungen der Bodenmikrobengemeinschaft auf den Kohlenstoffkreislauf.“ sagt der Ökologe Liyuan He .
Die Forscher schlagen vor, dass Landbesitzer durch sorgfältige Managementpraktiken wie die Reduzierung der Bodenbearbeitung möglicherweise in der Lage sein könnten, das Ausmaß der saisonalen Schwankungen in der Bodenmikrobenpopulation zu begrenzen. Als zusätzlicher Bonus könnte auch die Bodenfruchtbarkeit verbessert werden.
Gibt es derzeit viel Kohlenstoff im Boden des Planeten gespeichert, und das Potenzial, noch viel mehr zu speichern, wenn wir es richtig verwalten. Wenn wir es falsch verstehen, ist ein großer Teil dieses Kohlenstoffs vorhanden werde fliehen , was die Probleme, die wir mit steigenden Temperaturen weltweit sehen, noch verschärft.
Als Nächstes wollen die Forscher untersuchen, wie sich mikrobielle Saisonalität auf das Kohlendioxidgleichgewicht in der Atmosphäre auswirkt, basierend auf den verschiedenen Arten der Landnutzung auf der ganzen Welt, und wie sich dies in Zukunft ändern könnte.
„Diese Studie zeigt die Notwendigkeit, mikrobielle Saisonalität in Erdsystemmodelle einzubeziehen, damit wir die Wechselwirkungen zwischen Klima und Kohlenstoff besser vorhersagen können.“ sagt der Ökosystemökologe Chun-Ta Lai .
Die Forschung wurde veröffentlicht in Biologie des globalen Wandels .