CP v2

Tag: Anglies ciklas

  • Mokslininkai nustebo: tirpstanti amžinoji įšalo žemė ne visą anglį paleidžia į atmosferą

    Mokslininkai nustebo: tirpstanti amžinoji įšalo žemė ne visą anglį paleidžia į atmosferą

    Arkties amžinasis įšalas saugo milžiniškus organinės anglies kiekius, kurie tūkstančius metų buvo „užrakinti“ įšalusioje žemėje. Klimatui šylant, vis daugiau šios anglies per pakrančių eroziją ir tirpsmo vandenis patenka į upes, jūras ir vandenynus. Tačiau nauji tyrimai rodo, kad kelias į atmosferą nėra toks tiesus, kaip ilgai manyta.

    Alfredo Wegenerio instituto ir Brėmeno universiteto mokslininkai analizavo, kas nutinka angliai, išlaisvinamai Arkties pakrantėse ties Qikiqtaruk sala Kanadoje, dar vadinama Herschel Island. Jie paėmė jūros dugno nuosėdų gręžinius ir pagal jų „sluoksnius“ atsekė, kaip sausumos kilmės medžiaga elgiasi patekus į vandenyną.

    Kiek anglies virsta dujomis?

    Tyrėjų vertinimu, mikroorganizmai jūros dugno nuosėdose į dujas paverčia apie 10 proc. ten esančios organinės anglies. Likusi dalis daugiausia nusėda ir lieka „užkasta“ nuosėdose, todėl gali būti ilgam izoliuota nuo greitos apykaitos su atmosfera. Tai svarbi detalė bandant tikslinti, kiek papildomų šiltnamio efektą sukeliančių dujų realiai prisidės prie klimato kaitos.

    Skaičiai kontekste įspūdingi: Arkties dirvožemiuose sukaupta apie 1 300 gigatonų organinės anglies, o dar maždaug 400 gigatonų siejama su vandenynų nuosėdomis ir upių deltų sankaupomis. Šylant Arkties regionui, dalis šio rezervo pradeda „judėti“ į vandens sistemas, o tai reiškia ne tik galimas emisijas, bet ir didelius pokyčius pakrančių bei jūrų ekosistemose.

    Mikroorganizmai renkasi „šviežesnį“ maistą

    Vienas netikėčiausių paaiškinimų susijęs su tuo, ką mokslininkai vadina mikroorganizmų „mitybos pasirinkimu“. Vietoje to, kad aktyviai skaidytų labai seną anglį iš įšalo, jie dažniau „teikia pirmenybę“ šviežesnei, jūrinės kilmės organikai, pavyzdžiui, dumblių liekanoms.

    Šią išvadą leido pagrįsti anglies izotopų analizė, padedanti atskirti santykinai naują jūrinį organinį anglies šaltinį nuo labai seno, anksčiau įšale buvusio anglies „paveldo“. Tai reiškia, kad dalis sausumos kilmės anglies, patekusios į jūrą, gali būti ne taip greitai perdirbama į anglies dioksidą ar metaną, kaip manyta.

    Grėsmė nedingsta, bet vaizdas sudėtingesnis

    Mokslininkai pabrėžia, kad tai nereiškia, jog įšalo tirpsmas tapo mažiau pavojingas. Dalis organinės anglies gali būti suskaidoma dar pakeliui į jūros dugną, vandenyje ar pakrantės zonoje, todėl vien nuosėdų analizė neparodo viso balanso. Dėl to reikalingi papildomi tyrimai kituose Arkties regionuose, nes vietinės sąlygos gali smarkiai keisti rezultatą.

    Be to, tirpstant įšalui stiprėja pakrančių erozija, į vandenį patenka daugiau nuosėdų, mažėja skaidrumas ir į gilesnius sluoksnius prasiskverbia mažiau šviesos. Tai gali slopinti dumblių augimą, kuris yra daugelio mitybos grandinių pagrindas, o pasekmės gali paliesti žuvis, vėžiagyvius, ruonius ir kitus Arkties ekosistemų organizmus.

    Bendras signalas aiškus: anglies istorija, prasidedanti tirpstančiame amžinajame įšale, nėra vien kryptis į atmosferą. Dalis jos, bent jau tam tikrose vietovėse, gali būti sulaikoma jūros dugne, tačiau klimato ir ekosistemų rizikos dėl sparčiai šylančios Arkties išlieka didelės.

  • Mokslininkai aptiko jūroje „nematomus“ grybus: jie gali būti svarbūs klimato kovai

    Mokslininkai aptiko jūroje „nematomus“ grybus: jie gali būti svarbūs klimato kovai

    Grybai dažniausiai siejami su miškais ar dirvožemiu, tačiau mokslininkai vis aiškiau mato, kad jie gausiai gyvena ir vandenynuose. Naujas tyrimas parodė, jog jūriniai grybai gali būti reikšmingi pasauliniame anglies apytakos cikle, ypač Arkties fiordų nuosėdose.

    Tyrėjai analizavo Norvegijos Arkties fiordo Kongsfiordo jūros vandenį ir dugno nuosėdas bei lygino jas su greta esančių teritorijų tundros dirvožemiu. Darbe pabrėžiama, kad iki šiol jūrinių grybų vaidmuo dažnai buvo nuvertinamas, nes jie mikroskopiniai ir sunkiau aptinkami nei didesni organizmai.

    Ką tiksliai parodė eksperimentai

    Pirmą kartą kiekybiškai įvertinta, kiek grybai jūrų nuosėdose į savo biomasę įjungia ištirpusių, vandenyje plūduriuojančių aminorūgščių. Tai svarbu todėl, kad aminorūgštys yra lengvai skaidoma organinė medžiaga, kurios virtimas į mikrobų biomasę reiškia anglies ir azoto sulaikymą, o ne greitą grįžimą į aplinką.

    Rezultatai parodė, kad ten, kur organinę medžiagą aktyviau „suvalgo“ grybai, susidaro mažiau anglies dioksido nei tose mėginių dalyse, kuriose vyrauja prokariotiniai mikroorganizmai, tokie kaip bakterijos ir archėjos. Ši tendencija pastebėta tiek fiordo nuosėdose, tiek tundros dirvožemyje, tačiau jūros dugne grybų ir prokariotų biomasės santykis buvo gerokai didesnis.

    „Mūsų tyrimas rodo, kad Arkties vandenyne grybai gali reikšmingai prisidėti prie anglies kaupimo nuosėdose dėl itin efektyvios jų medžiagų apykaitos“, – sakė geomikrobiologas Williamas Orsi.

    Netikėtas atradimas apie konkurenciją

    Ilgą laiką manyta, kad lengvai skaidomą ištirpusią organinę medžiagą daugiausia įsisavina bakterijos. Vis dėlto nauji duomenys leidžia teigti, kad grybai kai kuriais atvejais gali būti ne tik konkurentai, bet ir efektyvesni šios medžiagos „surinkėjai“, todėl jūrinė anglies apytaka gali būti sudėtingesnė nei manyta.

    „Naujas tyrimas griauna ankstesnę nuostatą, kad lengvai skaidoma ištirpusi organinė medžiaga pirmiausia yra bakterijų niša“, – sakė mokslininkė Marlis Reich, rengusi tyrimą lydintį komentarą.

    Fiordo nuosėdose identifikuota daugiau nei 80 grybų tipų, susijusių su šiuo natūraliu anglies „užrakinimo“ procesu. Dalis jų priskirti vandens aplinkoms būdingoms grupėms, o gretimuose dirvožemiuose aminorūgštis aktyviai vartojančių grybų aptikta gerokai mažiau.

    Kodėl tai svarbu Arkties ateičiai

    Tyrėjai pabrėžia, kad Arkties fiordai yra svarbios anglies kaupimo vietos, tačiau šių ekosistemų mikrobiniai procesai vis dar ištirti nepakankamai. Ypač svarbu tai, kad kai kurios fiordų nuosėdų zonos tampa bedeguonės vos keli milimetrai po paviršiumi, o eksperimentai rodo, kad dalis grybų gali išlikti veiklūs net esant menkam deguonies kiekiui.

    Arkties aplinka šyla sparčiau nei daugelis kitų regionų, todėl kinta ledynų tirpsmo, nuosėdų kaupimosi ir organinės medžiagos srautai. Mokslininkų teigimu, norint tiksliau prognozuoti klimato kaitą, būtina geriau suprasti, kaip tokie mikroorganizmai kaip jūriniai grybai veikia anglies saugojimą jūros dugne.

    „Arktis keičiasi precedento neturinčiu greičiu, o pastangos suprasti jos ekosistemų veikimą vis dar nepakankamos. Ateities tyrimai neturėtų ignoruoti grybų kaip svarbių anglies apytakos dalyvių“, – sakė tyrimo autorius Juanas Carlosas Trejos-Espeleta.

  • Po JAV ežerais aptiko paslėptą pasaulį: gyvybė šimtus metrų gilyn minta pačia uoliena

    Po JAV ežerais aptiko paslėptą pasaulį: gyvybė šimtus metrų gilyn minta pačia uoliena

    Mokslininkai praneša apie netikėtai gyvybingą požeminę biosferą po Mičigano dalimi, kur plyti Antrim Shale geologinė formacija. Tyrimas rodo, kad šimtus metrų po žeme gali veikti sudėtingos ekosistemos, nepriklausomos nuo saulės šviesos.

    Komanda analizavo vandenį iš dujų gręžinių, esančių maždaug 200–500 metrų gylyje. Izotopų analizė leido nustatyti, kad šis vanduo susiformavo paskutinio ledynmečio pabaigoje ir po Žemės paviršiumi galėjo išbūti daugiau nei 11 000 metų.

    Netikėtas radinys gręžiniuose

    Kartu su vandeniu į uolienų poras pateko mikroorganizmai, prisitaikę prie tamsos, didesnio slėgio ir itin ribotų maisto šaltinių. Didžiausia staigmena tapo grybų gausa: identifikuota 689 rūšys, iš jų 13 naujų mokslui.

    Tyrėjams pavyko išauginti daugiau nei 200 grybų štamų ir sudaryti viešai prieinamą kolekciją, sudarytą iš tokio gylio mėginių. Kai kuriuose mėginiuose viename vandens laše aptikta apie 250 grybų ląstelių, panašiai kaip kai kuriuose vandenyno vandens mėginiuose.

    Atradimas meta iššūkį ankstesnei nuostatai, kad sudėtingesni organizmai, tokie kaip eukariotai, dideliuose gyliuose pasitaiko tik atsitiktinai arba būna neaktyvūs. Šį kartą aptikta požymių, jog grybai yra metaboliškai aktyvūs, o kartu su jais rasta ir mikroskopinių gyvūnų, įskaitant nicienius bei tardigradas.

    Kaip gyvybė išsiverčia be saulės?

    Šioje aplinkoje energijos šaltinis nėra fotosintezė, nes saulės šviesa ten nepasiekia. Tyrėjų vertinimu, grybai skaido organinę medžiagą, įkalintą skalūnuose, ir ją naudoja kaip maistą.

    Tam tikrais atvejais tai reiškia, kad vietinio maisto tinklo pagrindą sudaro ne šviežiai pagaminta biomasė, o milijonus metų uolienose išsilaikę organiniai junginiai. Kitaip tariant, uoliena čia tampa ne tik buveine, bet ir maisto sandėliu.

    Kodėl tai svarbu klimato mokslui?

    Mokslininkai pabrėžia, kad tokie procesai gali būti reikšmingi globaliam anglies ciklui. Jei giluminiai grybai aktyviai skaido anglingas uolienas, jie gali prisidėti prie anglies dioksido išsiskyrimo iš gilesnių Žemės plutos sluoksnių.

    Dėl to klimato modeliuose ir požeminio anglies dioksido saugojimo vertinimuose gali tekti rimčiau atsižvelgti į biologinį faktorių. Tyrėjai atkreipia dėmesį, kad šimtus metrų gylyje vykstantys procesai iki šiol buvo tiriami retai, todėl jų mastas gali būti nuvertintas.

    Autorių teigimu, dabar aptikta biologinė įvairovė greičiausiai tėra dalis tikrojo požeminės gyvybės masto. Spartėjant genetinių ir mikrobiologinių metodų pažangai, tikimasi, kad panašūs, menkai pažinti ekosistemų tinklai gali būti aptikti ir kituose pasaulio regionuose.

    „Požeminė biosfera yra gerokai sudėtingesnė, nei iki šiol manėme“, – sakė tyrimo autoriai, apibendrindami rezultatus.

  • 37 metų šildė miško dirvožemį 5 laipsniais: ilgiausias eksperimentas atskleidė naują CO2 šaltinį

    Beveik keturis dešimtmečius trunkantis Harvardo miško (Masačusetse) tyrimas atskleidė ilgai ignoruotą riziką: kylant temperatūrai dirvožemis ima aktyviau atiduoti į atmosferą anglies dioksidą. Tai reiškia, kad miškai ne tik sugeria anglies junginius, bet tam tikromis sąlygomis gali tapti ir papildomu jų šaltiniu.

    Tyrime mokslininkai 37 metus nuosekliai palaikė bandomųjų plotų dirvožemio temperatūrą maždaug 5 laipsniais aukštesnę nei gretimų, nešildomų plotų, ir tai darė ištisus metus. Toks pasirinktas šildymo lygis buvo laikomas viršutine tuo metu prognozuojamo atšilimo riba, todėl eksperimentas tapo savotišku ilgu realybės patikrinimu klimato scenarijams.

    Pagrindinis mechanizmas, kurį išryškino stebėjimai, susijęs su mikroorganizmais. Dirvožemyje gyvenančios bakterijos ir grybai ardo organines liekanas, perdirba maistines medžiagas ir palaiko augalų mitybos ciklus, tačiau jų aktyvumą stipriai lemia temperatūra.

    Šildant dirvą, mikrobinės bendrijos keitėsi, o organinė medžiaga pradėjo irti sparčiau, todėl didėjo CO2 išsiskyrimas. Ilgą laiką manyta, kad dalis dirvožemio anglies yra ypač stabili ir menkai pasiduoda skaidymui net šylant klimatui, tačiau ketvirtajame eksperimento dešimtmetyje mokslininkai fiksavo, kad ir šios ilgai kauptos atsargos pradėjo nykti.

    Tokie rezultatai svarbūs todėl, kad dirvožemis yra vienas didžiausių anglies „sandėlių“ sausumoje. Jei šylant klimatui greičiau skaidysis net ir stabilios frakcijos, atmosferą papildys dar viena anglies dioksido banga, kuri gali sustiprinti atšilimo ciklą.

    Dalis klimato modelių jau įtraukia dirvožemio reakcijas į temperatūrą, tačiau ilgalaikiai eksperimentai padeda suprasti, ar poveikis išlieka stabilus, ar atsiranda vėlyvas lūžis. Būtent vėlyvas, po daugelio metų pasireiškiantis stabilios anglies irimas tampa vienu svarbiausių šio tyrimo signalų: rizikos gali išryškėti ne iškart, o po kelių dešimtmečių.

    Lygiagrečiai daugėja ir kitų tyrimų, tikslinančių miškų vaidmenį anglies cikle. Pastaraisiais metais mokslininkai vis dažniau pabrėžia, kad medžių augimas ir anglies kaupimas nėra pastovus visą sezoną, o miškų gebėjimas ilgai išlaikyti anglies atsargas priklauso ir nuo vandens režimo, karščio bangų, dirvožemio sudėties bei mikroorganizmų pokyčių.

    Tai nereiškia, kad miškai praranda vertę klimato politikai, tačiau primena, jog vien pasodinti medžius nepakanka. Ilgalaikis klimato stabilizavimas priklauso ir nuo dirvožemio būklės, miškų tvarkymo, gaisrų prevencijos, organinės medžiagos kaupimo bei realaus šiltnamio efektą sukeliančių dujų mažinimo energetikoje ir pramonėje.

    „Ilgą laiką manyta, kad dalis dirvožemio anglies yra beveik neįveikiamai stabili, tačiau dabar matome, kad nuolatinis šildymas gali pradėti ardyti ir šias atsargas“, – sakė vienas iš tyrėjų.

    Eksperimento duomenys papildo bendrą vaizdą: klimato kaita veikia ne tik orą ir augmeniją, bet ir pačią žemę po mūsų kojomis. Kuo ilgiau tęsiasi atšilimas, tuo didesnė tikimybė, kad dirvožemis pradės „atsakyti“ papildomomis emisijomis, kurių ankstesnės prognozės galėjo neįvertinti.