Küresel ısınma, toprak mikroplarından kaynaklanan karbondioksit emisyonlarını artırabilir
Karasal karbonun atmosfere en büyük kaynağı olan toprak karbon akışı, yine de Dünya bütçesinde en az öngörülen karbon akışlarından biridir. Bu akışın baskın bileşeni, karbon dioksitin atmosfere salındığı bir süreç olan heterotrofik solunumdur ve başta toprak sıcaklığı ve nem olmak üzere birçok çevresel faktörden etkilenir.
Toprak mikroplarından kaynaklanan karbondioksit emisyonlarının yüzyılın sonuna kadar artması bekleniyor. Son zamanlarda, ETH Zürih, İsviçre Federal Orman, Kar ve Peyzaj Araştırmaları Enstitüsü (WSL), İsviçre Federal Su Bilimleri ve Teknolojisi Enstitüsü Eawag ve Lozan Üniversitesi’nden bilim adamları, keşfetmek için mikro ölçekten küresel ölçeğe kadar bir model geliştirdiler. Toprak su içeriği ve sıcaklığındaki değişiklikler topraklardaki heterojen solunumu nasıl etkiler? Model, bu emisyonların yüzyılın sonuna kadar yüzde 40’a kadar artabileceğini gösteriyor – en önemlisi kutup bölgelerinde.
Çalışma, heterojen solunum hızlarının daha doğru tahminlerine yönelik acil ihtiyacın altını çiziyor. Önceki çalışmaları desteklemenin yanı sıra, çalışma, farklı iklim bölgelerindeki heterojen toprak solunumunun mekanizmaları ve büyüklüğü hakkında doğru bilgiler sağlar.
Diğer modellerden farklı olarak, birçok parametreye dayanan bu yeni geliştirilen model, iki önemli çevresel faktörü kullanır: toprak nemi ve sıcaklık. Bu model önemli bir ilerlemedir çünkü en küçük toprak yapısı ve su dağılımı ölçeklerinden tüm ekosistemlerin, iklim bölgelerinin ve hatta tüm gezegenin en büyük boyutlarına kadar tüm enerji ölçeklerini fiziksel olarak hesaba katar.
ETH Çevre Mühendisliği Enstitüsü’nde profesör olan Peter Molnar, büyük Dünya sistem modellerini tamamlayan bu teorik modelin önemini şu sözlerle vurguluyor: Model, toprak nemi ve toprak sıcaklığına dayalı olarak mikrobiyal solunum hızlarının daha açık bir tahminine izin verir. Ayrıca, farklı iklim bölgelerindeki heterojen solunumun küresel ısınmaya nasıl katkıda bulunduğuna dair anlayışımızı geliştiriyor.”
Önemli bir bulgu, mikrobiyal karbondioksit emisyonlarının yüksekliğinin iklim bölgeleri arasında değişiklik göstermesidir. Sıcaklığın katlanarak arttığı sıcak ve ılıman bölgelerin aksine, soğuk kutup bölgelerinde artışı sağlayan ana faktör toprak nem kaybıdır.
Alon Nissan, soğuk bölgelerin hassasiyetine dikkat çekerek şunları söylüyor: “Su içeriğindeki küçük bir değişiklik bile kutup bölgelerindeki solunum hızında önemli bir değişikliğe yol açabilir.”
Hesaplamalarına göre, kutup bölgelerindeki mikrobiyal karbondioksit emisyonlarının 2100 yılına kadar her on yılda %10 artması bekleniyor; bu, en kötü senaryolar altında dünyanın geri kalanı için öngörülen hızın iki katı. Bu tutarsızlık, heterotrofik solunum için en iyi koşulların, toprağın yarı doymuş, ne çok kuru ne de çok ıslak olduğunda bulunmasından kaynaklanır. Arktik bölgelerde, toprak çözüldüğünde bu koşullar mevcuttur.
Bununla birlikte, mikrobiyal CO2 emisyonlarındaki artış, halihazırda daha kuru ve daha fazla kuraklığa daha yatkın olan diğer iklim bölgelerine göre topraklarda daha az belirgindir. İklim bölgesi ne olursa olsun, sıcaklığın tutarlı bir etkisi vardır: toprak ısındıkça mikrobiyal karbondioksit emisyonları da bunu takip eder.
2021 yılına kadar, Dünya’nın sıcak bölgeleri, toprak mikroorganizmalarından kaynaklanan çoğu karbondioksit emisyonunun birincil kaynağı olacaktır. Özellikle, bu emisyonların yüzde 67’si tropik bölgelerden, yüzde 23’ü subtropiklerden, yüzde 10’u ılıman bölgelerden ve ancak yüzde 0,1’i kutup veya kutup bölgelerinden kaynaklanmaktadır.
Bilim adamları notu,2021’de gözlemlenen seviyelere kıyasla tüm bu bölgelerde mikrobiyal CO2 emisyonlarında önemli artış. 2100 yılına kadar, tahminleri kutup bölgelerinde yüzde 119, tropik bölgelerde yüzde 38 ve subtropikal bölgelerde yüzde 40 ve yüzde 48 artış olduğunu gösteriyor. ılıman bölgelerde.”
Dergi referansı:
- Nissan A, Alcolumbri U, Peleg N ve ark. Küresel ısınma, toprakta heterojen solunum sürecini hızlandırır. Nature Communications 14, 3452 (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-38981-w
