Gündem

Artan CO2 seviyelerinin karbon tutumu üzerindeki etkileri, yerin altında ve üstünde koordine edilir

0

Bir kağıt içinde Doğa, Terrer ve diğerleri.1 yükselen atmosferdeki karbondioksit seviyelerinin bitki biyokütlesi ve topraktaki karbon stokları üzerindeki etkileri arasında beklenmedik bir denge ortaya koymaktadır. Karasal ekosistemlerin çoğu hesaplama modelinde kodlanan varsayımların aksine, toprak karbonunun birikmesi, CO2 olduğunda biyokütle büyümesi için bitkiler tarafından alınan karbon miktarı ile olumlu bir şekilde ilişkili değildir.2 konsantrasyonlar artar. Bunun yerine, yazarlar, CO2’ye tepki olarak bitki biyokütlesi büyümesinde küçük bir artış olduğunda karbonun toprakta biriktiğini gösteriyor.2ve biyokütle büyümesi yüksek olduğunda azalır. Terrer ve diğerleri. Mikorizal toprak mantarları ile bitkilerin ilişkilerinin, yüksek CO’ye karşı yer üstü ve yer altı tepkiler arasındaki bu ilişkide kilit bir faktör olduğunu öne sürün.2 seviyeleri.

Yükselen atmosferik CO seviyeleri2 Son birkaç on yılda kara ekosistemleri tarafından küresel olarak emilen karbon miktarında bir artışa neden olduğu düşünülmektedir, bu da CO olarak bilinen bir fenomendir.2 döllenme etkisi2. Bunun nedeni, yapraklar ölçeğinde daha yüksek CO2 seviyeleri fotosentezi ve CO2’yi asimile etmek için kaynakların (su, ışık ve nitrojen gibi besinler) kullanıldığı verimliliği artırır.2 ve biyokütle büyümesini desteklemek3. CO’nun varlığını destekleyen kanıt2 Bitki veya bitki toplulukları etrafındaki atmosferin CO ile zenginleştirildiği deneylerde döllenme etkisi gözlemlenmiştir.2. Ancak tüm ekosistemler düzeyinde, CO’ya verilen yanıtlar2 Zenginleştirmenin izlenmesi daha zordur, çünkü etkiler birbirine bağlı süreçler zinciri boyunca seyreltilir. Küresel kara karbon yutağının yükselen CO’ye tepkisinin tahminlerinin kısıtlanması2 bu nedenle seviyeleri önemli bir zorluk olmaya devam ediyor (bkz. go.nature.com/3vgvhj).

Toprak karbonundaki değişiklikleri tespit etmek doğal olarak zordur ve yüksek CO’nun etkilerini değerlendiren çalışmalar2 toprak-karbon stoklarındaki seviyeler şüpheli4. Terrer ve meslektaşları, 108 CO’nun bir meta-analizini gerçekleştirerek bu etkileri araştırmaya başladılar.2zenginleştirme deneyleri. Yazarlar, bu çalışmalarda, toprak-karbon stoklarının orman dışı alanlarda arttığını, ancak ormanlarda neredeyse hiç değişmediğini tahmin ediyorlar. Yazarlar, birden çok çevresel değişkenin etkilerini değerlendirerek, şaşırtıcı bir şekilde, gözlemlenen modeller için en iyi açıklamanın, topraktaki karbon stoklarındaki değişikliklerin, yer üstü bitki biyokütlesindeki değişikliklerle ters orantılı olduğunu keşfetti: biyokütlede yüksek karbon birikimi düşük biyokütle birikimi toprak-karbon kazancı ile ilişkiliyken, toprak-karbon kaybı ile ilişkiliydi. Bu ilişki, yalnızca çalışılan sistemlere hiçbir besin eklenmemiş deneylerde belirgindi ve bu da yazarların bitki besin maddesi edinme stratejilerinin sorumlu olduğunu önermesine yol açtı – bu da bitkilerle ilişkili mikorizal toprak mantarlarına bağlı.

Önceki bir çalışma bildirildi5 CO’da yer üstü biyokütlede yalnızca küçük bir artış meydana gelir2– belirli bir mikoriza familyası (arbuscular mycorrhizae; AM) ile ilişkili zenginleştirilmiş bitkiler. AM ile ilişkili bitkiler, bitkilerin toprak çözeltisinden azot alımını destekleyen, mantarların geniş hipha ağından (vejetatif büyümeye yardımcı olan dallı lifler) yararlanır. Bununla birlikte, AM’nin topraktaki organik maddeden nitrojeni “ çıkarma ” konusunda sınırlı bir yeteneği vardır. Bu nedenle, toprak nitrojeninin mevcudiyeti, yüksek CO’ye yanıt olarak AM ile ilişkili bitkilerin biyokütle büyümesindeki artışı sınırlar.2 seviyeleri. Buna karşılık, farklı bir toprak mantarı grubuyla (ektomikorhizae; ECM) ilişkilendirilen bitki türleri, CO’da yer üstü biyokütlesinde daha büyük bir artış sergiler.2Zenginleştirme çalışmaları, çünkü karbonlarının bir kısmı nitrojen için madencilik yapabilen ECM’ye tahsis edildi5. ECM ile besin madenciliğinin topraktaki organik maddenin ayrışmasını hızlandırdığı düşünülmektedir.

Terrer ve diğerleri. şimdi AM ile ilişkili bitkilerin CO’da toprak-karbon stoklarında daha büyük bir artış ürettiğini bulun2ECM ile ilişkili bitkilere göre zenginleştirme deneyleri. Yazarlar bunun, AM ile ilişkili bitkilerin ince köklere ve kökler tarafından salgılanan bileşiklere daha fazla karbon tahsis etmesinden ve bunun da toprak-karbon birikmesine neden olmasından kaynaklandığını öne sürüyorlar (Şekil 1a). Aksine, ECM ile ilişkili bitkiler tarafından besin alımı, artan ciroya ve dolayısıyla toprak organik maddesinin kaybına neden olur (Şekil 1b). Genel olarak, bu, bitkilerde tutulan karbon miktarı ile toprakta tutulan karbon miktarı arasında ekosistem ölçeğinde bir değiş tokuşa yol açacaktır.2zenginleştirilmiş atmosfer.

Şekil 1

Şekil 1 | Atmosferik karbondioksit seviyelerinin yükselmesinin önerilen etkileri. Terrer et al.1 bitkilerin farklı mikorizal toprak mantarları ile birleşmesinin, atmosferdeki karbondioksit seviyelerindeki artışlara bitki ve toprak tepkilerini etkilediğini öne sürmektedir. a, Arbusküler mikorizal mantarlarla (bu çalışmada otlar ve bazı ağaçlar) ilişkilendirilen bitkiler, topraktan nitrojen (N, bir besin) ‘çıkarmazlar’ ve bu nedenle CO olduğunda çok fazla yer üstü biyokütle üretmezler.2 seviyeler yükselir. Bunun yerine, karbonu ince köklere ve kökten sızan maddelere tahsis ederek toprak-karbon birikmesine neden olurlar. Toprak mikroorganizmalarının solunumundan üretilen karbondioksit, karbonu atmosfere geri verir. b, Ektomikorizal mantarlarla (bu çalışmada sadece ağaçlar) ilişkilendirilen bitkiler, toprağı azot için çıkarır ve bu, biyokütle büyümesinde, biyokütle büyümesinde olduğundan daha büyük bir artışı destekler. a. Ancak besin madenciliği, organik maddenin topraktaki ayrışma oranını artırmaktadır. Topraktaki karbon miktarı bu nedenle yüksek CO’ye tepki olarak azalır.2 seviyeleri; mikrobiyal toprak solunumu, a.

Kara karbon döngüsü süreçlerini hesaba katan çoğu Dünya sistemi modeli, yükselen atmosferik CO2 bitki büyümesini artıracak, böylece daha fazla bitki çöpü üretecek ve böylece toprak karbon stoklarını artıracaktır.6. Yazarlar, her ikisi de altı açık hava CO simülasyonunda çeşitli modellerle tahmin edilen toprak karbonundaki ve yer üstü bitki biyokütlesindeki değişiklikleri karşılaştırdı.2zenginleştirme deneyleri ve atmosferik CO2’deki tarihsel ve gelecekteki artışların küresel simülasyonlarında2. Bu çalışmada gözlemlenen modellerin hiçbiri, toprakla karbon tutulması ile bitki biyokütlesindeki büyüme arasındaki negatif ilişkiyi yeniden üretmedi.

Terör ve iş arkadaşlarının bulguları, bu nedenle, mevcut iklim modellerinin, atmosferik CO2 olarak kara ekosistemleri tarafından tutulacak karbon miktarını abarttığına dair başka bir acil uyarı sağlıyor.2 seviyeler artar – sadece modeller besin sınırlamalarının etkilerini büyük ölçüde görmezden geldikleri için değil, aynı zamanda özellikle orman ekosistemlerinde toprakta tutulabilecek karbon miktarını fazla tahmin ettikleri için.7. Ancak yeni çalışma, toprak karbonu stokları zaten yüksek olan çayırların, çalılıkların ve diğer ekosistemlerin CO olarak daha fazla toprak karbonu biriktirme potansiyeline sahip olduğunu da ortaya koyuyor.2 seviyeleri artar. Dolayısıyla bu sonuçlar, iklim değişikliğinin etkilerini hafifletmek için mevcut toprak-karbon stoklarını korumaya yönelik önceki çağrılara ağırlık katıyor.8.

CO setinde bazı sınırlamalar vardır2– Terrer ve meslektaşlarının meta analizine dahil edilen zenginleştirme deneyleri. Deneyler ılıman sistemlere eğilimlidir ve incelenen ormanların çoğu ECM ile ilişkiliyken, otlakların tümü AM ile ilişkilidir. Yazarlar, ekosistem türünün CO’ye karşı gözlemlenen tepkiler üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu bulamadılar.2, ancak AM için yer üstü ve yer altı karbon tutumu arasında bildirilen değiş tokuşun, ECM ile ilişkili tesislere kıyasla tek başına ormanlar için geçerli olup olmadığı görülecek.9. Artık bu sorunları çözmek için özellikle tropikal ekosistemlerde daha fazla deney yapılması gerekiyor.

Tropikal ekosistemler, küresel karasal karbon yutağına büyük katkıda bulunur10, ama herkesin bildiği gibi, yeterince çalışılmamışlardır. Alan gözlemleri azdır ve çok az manipülasyon deneyi – CO gibi2 zenginleştirme veya besin ilaveleri – bu ekosistemlerde gerçekleştirilmiştir11,12. Yer altı süreçleri, birden fazla besin kıtlığının etkilerinin sıklıkla devreye girdiği tropik bölgelerde değerlendirilmesi özellikle zordur.12. Terrer ve meslektaşlarının çalışması, gelecekte çeşitli karasal ekosistemlerdeki çeşitli bitki-toprak etkileşimlerini tanımlamak için detaylandırılabilecek umut verici bir çerçeve sunmaktadır.

CO2– zenginleştirme deneyleri genellikle sadece birkaç yıl veya en fazla on yıldan biraz fazla sürer13. Bu tür zaman ölçeklerinin, yüksek CO’nun etkilerini yakalama olasılığı düşüktür.2 bitki ölüm oranı, bitki türü bileşimi ve toprak-karbon dönüşüm süresi üzerindeki seviyeler, bunların tümü uzun vadede ekosistemler tarafından karbonun farklı şekillerde tutulmasını etkileyebilir. Bununla birlikte, karbon ve besin döngüsü arasındaki bağlantı hakkındaki deneylerden elde edilen mekanik anlayış, hesaplama modellerine entegre edilebilir. Ve bu, önümüzdeki on yıllarda karasal karbon yutağının boyutuna ilişkin tahminleri sınırlamamıza olanak tanıyacak. Bitkiler ve bunlarla ilişkili toprak mantarları arasındaki etkileşimler ve diğer önemli yer altı etkenleri ve mikrobiyal topluluklar gibi süreçler, şimdiden modelleme çabalarını harekete geçiriyor.14,15. Terrer ve meslektaşlarının çalışması, şimdi araştırmacıları, yükselen CO2’ye karşı koordineli yer üstü ve yer altı tepkileri yönlendiren süreçlerle ilgili hipotezleri test etmeye davet ediyor.2 seviyeleri. Bu tür çalışmalar, karasal karbon yutağının kaderini anlamamızda ileriye dönük gerçek bir adım olabilir.

Profesör

Şaşırtıcı doğrulukla karşılaştırıldığında atomik saatler

Previous article

Tarih öncesi işçiler, Uber Eats’ten üç bin yıl önce paket servisi olan restoranlarda yemek yediler

Next article

You may also like

Comments

Comments are closed.

More in Gündem