Ocieplający się klimat może zmienić drobnoustroje planktonu oceanicznego w emitery węgla

Nowe badania pokazują, że ocieplający się klimat może wywrócić do góry nogami liczne na całym świecie społeczności mikroorganizmów z pochłaniaczy dwutlenku węgla do emitorów dwutlenku węgla, potencjalnie wywołując punkty krytyczne w zmianach klimatu. Wyniki publikowane są w ekologia funkcjonalna.

Drobnoustroje heterotroficzne to organizmy, które mogą przełączać się między fotosyntezą jak rośliny (pochłanianie dwutlenku węgla) a jedzeniem jak zwierzęta (uwalnianie dwutlenku węgla). Występują powszechnie na całym świecie, powszechnie występują w środowiskach słodkowodnych i morskich i szacuje się, że stanowią większość planktonu morskiego.

Opracowując symulację komputerową, która modelowała sposób, w jaki drobnoustroje heterotroficzne uzyskują energię w odpowiedzi na ocieplenie, naukowcy z Duke University i UC Santa Barbara odkryli, że w warunkach ocieplenia drobnoustroje heterotroficzne przechodzą od pochłaniaczy dwutlenku węgla do emiterów węgla.

Wyniki oznaczają, że wraz ze wzrostem temperatury te niezwykle obfite społeczności drobnoustrojów mogą zmienić efekt z efektu chłodzenia netto na planetę na efekt ocieplenia netto.

Dr Daniel Wiczynski z Duke University i główny autor badania powiedział: „Nasze odkrycia pokazują, że rozwiązłe drobnoustroje odgrywają ważniejszą rolę w reakcjach ekosystemów na zmiany klimatu, niż wcześniej sądzono. Przekształcając społeczności drobnoustrojów w źródła dwutlenku węgla netto w odpowiedzi na ocieplenie, warming can Mieszane materiały dodatkowo przyspieszają ocieplenie, tworząc pętlę dodatniego sprzężenia zwrotnego między biosferą a atmosferą”.

Dr Holly Mueller z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara i współautorka badania dodała: „Ponieważ komórki hybrydowe mogą wychwytywać i emitować dwutlenek węgla, są jak„ przełączniki ”, które mogą pomóc zmniejszyć lub zaostrzyć zmiany klimatyczne. Błędy te są niewielkie. , ale ich wpływ może wzrosnąć”. Rzeczywiście. Potrzebujemy modeli takich jak ten, aby zrozumieć, jak to zrobić”.

Dr Jean-Philippe Gibert z Duke University i inny współautor badania powiedział: „Najnowsze modele predykcyjne dla długoterminowych zmian klimatu wyjaśniają obecnie wpływ drobnoustrojów tylko w znacznie ograniczony, częściowy, a czasem całkowicie błędny sposób. istnieje pilna potrzeba takich badań”. Aby poprawić nasze szersze zrozumienie podstawowych mechanizmów kontroli procesów zachodzących w ziemskiej atmosferze”.

system wczesnego ostrzegania

Model naukowców ujawnił również, że zanim społeczności drobnoustrojów żywiących się mieszanką zaczną emitować dwutlenek węgla, ich liczebność zaczyna się dramatycznie zmieniać. Wykrywanie tych zmian w przyrodzie poprzez obserwację obfitości drobnoustrojów żywiących się mieszanką daje nadzieję, że drobnoustroje te mogą działać jako wczesne sygnały ostrzegawcze punktów krytycznych zmian klimatu.

Dr Wieczyński powiedział: „Drobnoustroje te mogą działać jako wczesne wskaźniki katastrofalnych skutków szybkich zmian klimatu, co jest szczególnie ważne w ekosystemach, które są obecnie głównymi pochłaniaczami dwutlenku węgla, takich jak torfowiska, gdzie mieszanki składników odżywczych są obfite”.

Jednak naukowcy odkryli również, że te wczesne sygnały ostrzegawcze można wyciszyć, zwiększając ilość składników odżywczych, takich jak azot w środowisku, co zwykle wynika z spływów z rolnictwa i oczyszczalni ścieków.

Kiedy w symulacjach uwzględniono większe ilości tych składników odżywczych, naukowcy odkryli, że zakres temperatur, w których występują niepokojące wahania, zaczyna się zawężać, aż w końcu sygnał zanika i punkt krytyczny zostaje osiągnięty bez wyraźnego ostrzeżenia.

„Wykrywanie tych znaków ostrzegawczych będzie trudne. Zwłaszcza jeśli staną się one bardziej subtelne wraz z zanieczyszczeniem składnikami odżywczymi”. powiedział „Jednak konsekwencje ich utraty są ogromne. Moglibyśmy skończyć z ekosystemami w znacznie mniej pożądanym stanie, dodając do atmosfery gazy cieplarniane zamiast je usuwać”.

W badaniu naukowcy przeprowadzili symulacje przy użyciu 4-stopniowych temperatur, od 19 do 23 stopni Celsjusza. Globalne temperatury prawdopodobnie wzrosną o 1,5 stopnia Celsjusza powyżej poziomu sprzed epoki przemysłowej w ciągu najbliższych pięciu lat i są na dobrej drodze do przekroczenia dwóch do czterech stopni przed końcem tego stulecia.

Naukowcy ostrzegli, że modelowanie matematyczne zastosowane w badaniu opierało się na ograniczonych dowodach empirycznych w celu zbadania wpływu ocieplenia na społeczności drobnoustrojów. Dr Wieczyński powiedział: „Chociaż modele są potężnymi narzędziami, wyniki teoretyczne muszą ostatecznie zostać przetestowane empirycznie. Zdecydowanie opowiadamy się za bardziej eksperymentalnym i obserwacyjnym testowaniem naszych wyników”.