Muchas complejidades del proceso de secuestro de carbono siguen siendo poco conocidas, a pesar de años de investigación y el impacto significativo de este proceso en el clima global.
Ahora, tres científicos han propuesto un nuevo enfoque para comprender mejor el papel de la materia orgánica del suelo en el almacenamiento de carbono a largo plazo y su respuesta a los cambios en el clima global y la química atmosférica. El trío, incluida Julie Jastrow, del Departamento de Energía de EE. UU.DOE Laboratorio Nacional de Argonne, publicó sus ideas en la edición de agosto de Microbiología de la naturaleza .
"Los investigadores han sabido durante varias décadas que la materia orgánica del suelo incluye residuos microbianos, pero se dieron cuenta de la magnitud potencial de esas contribuciones más recientemente". - Científica de Argonne Julie Jastrow
El artículo llega en un momento de creciente preocupación por el creciente problema de la degradación del suelo y el concepto emergente de seguridad del suelo la estabilización y la mejora de los recursos del suelo del mundo.
"El suelo es importante para la vida en la Tierra tal como lo conocemos", dijo Jastrow, un ecologista terrestre y líder de grupo en la División de Ciencias Ambientales de Argonne. "Los suelos, y particularmente la materia orgánica del suelo, son clave para muchos de los servicios esenciales yfunciones que proporcionan los suelos "
"Los especialistas en materia orgánica del suelo creyeron durante mucho tiempo que los restos de materia vegetal descompuesta eran los componentes principales del carbono estabilizado del suelo", dijo Chao Liang, del Instituto de Ecología Aplicada de la Academia de Ciencias de China, autor principal del artículo de Nature Microbiology y unex científico postdoctoral en Argonne. "Pero los enfoques analíticos en evolución han llevado a los investigadores a cambiar hacia la visión de que la biomasa microbiana muerta y otros residuos microbianos podrían contribuir aún más significativamente a las reservas estables de carbono".
"Estoy de acuerdo con Chao en que estamos viendo un cambio de paradigma. Es posible que aún no tengamos las herramientas o los datos para respaldar o cuantificar completamente esto, pero nuestro pensamiento está evolucionando", dijo Jastrow.
Las ideas presentadas en el artículo de Nature Microbiology se perfeccionaron cuando el coautor, Joshua Schimel, uno de los principales ecologistas de microbios del suelo de la Universidad de California, Santa Bárbara, visitó el laboratorio de Liang en 2015. Liang luego invitó a Jastrow a ayudarlos a refinar aún más suideas
"El marco conceptual y las ideas descritas en este artículo pueden darnos pistas sobre cómo estabilizar y renovar mejor los suelos vulnerables o degradados", dijo Liang. "También proporciona información sobre los orígenes de las diferentes formas de materia orgánica del suelo".
"Esta nueva visión es esencial para nuestras discusiones nacionales y mundiales sobre la vulnerabilidad del suelo y la sostenibilidad de los suelos para la producción de alimentos y biocombustibles, sostenibilidad ecológica, salud ambiental y política climática", dijo.
En el ciclo del carbono, el carbono se mueve entre las plantas, los animales, los suelos, la corteza terrestre, el agua dulce, los océanos y la atmósfera. El carbono secuestrado es el carbono que permanece almacenado a largo plazo. El carbono del suelo aumenta y disminuye, dependiendo del equilibrioentre entradas de nuevos materiales orgánicos y salidas. Las pérdidas ocurren principalmente por descomposición, pero también por lixiviación en aguas subterráneas o erosión superficial.
Los estudios se han centrado durante mucho tiempo en cómo la hojarasca de la planta, principalmente hojas muertas, tallos y raíces, se descompone y se transforma en materia orgánica del suelo. La contribución de la biomasa viva de los microbios al carbono del suelo, que representa solo del 1 al 5 por ciento deSin embargo, el carbono total del suelo ha recibido mucha menos atención.
"Cuando los investigadores compararon la cantidad de biomasa microbiana viva con los aportes anuales de las plantas, parecía natural pensar que la mayor parte de la materia orgánica del suelo tenía que venir de la basura de las plantas", señaló Jastrow.
A pesar de que la biomasa viva de los microbios es pequeña, estos organismos crecen, viven y mueren a un ritmo rápido. Esto significa que los aportes microbianos a la materia orgánica del suelo pueden ser mucho más grandes de lo que se pensaba, particularmente cuando una parte significativa de esos aportes sonestabilizado en lugar de descompuesto, pero incluso con nuevas ideas y mejoras en las herramientas utilizadas para estudiar la materia orgánica del suelo, persisten muchas preguntas e incógnitas.
"Los investigadores han sabido durante varias décadas que la materia orgánica del suelo incluye residuos microbianos, pero se dieron cuenta de la magnitud potencial de esas contribuciones más recientemente", dijo Jastrow. Ella y sus colegas sugieren que dos tipos de actividad metabólica microbiana controlan en gran medida la magnitud deContribuciones microbianas a la formación de materia orgánica del suelo.
A través de la actividad catabólica, los microbios descomponen las moléculas complejas para formar moléculas más simples, que liberan carbono como dióxido de carbono. Mediante la actividad anabólica, los microbios sintetizan moléculas complejas a partir de moléculas más simples, lo que contribuye al almacenamiento de carbono.
Los científicos sugieren adoptar un enfoque basado en un concepto llamado bomba de carbono microbiana del suelo para ayudar a estimular nuevas investigaciones fructíferas en esta área. Los investigadores marinos primero plantearon el concepto de bomba de carbono microbiana. La bomba de carbono microbiana marina secuestra el carbono transfiriéndolo profundamente alos océanos. A través de este proceso, las bacterias contribuyen significativamente al almacenamiento de carbono a largo plazo y la regulación del dióxido de carbono atmosférico.
"Aprovechar el concepto de bomba de carbono microbiana que se originó en la literatura marina simplemente proporciona una forma de organizar y pensar sobre todas las diversas complejidades asociadas con el papel del anabolismo microbiano en la formación de materia orgánica del suelo", dijo Jastrow.
En su artículo, Jastrow y sus colegas vinculan la bomba de carbono microbiana a la capacidad de los compuestos sintetizados microbianamente para estabilizarse mediante asociaciones físicas y químicas íntimas con los minerales del suelo. Ellos llaman a este último fenómeno el "efecto sepulcral". El carbono microbiano del suelola bomba mejora este efecto, especialmente a través de in vivo proceso de rotación, mantienen los científicos. Con in vivo recambio, los microorganismos procesan metabólicamente los materiales vegetales para generar biomasa. Cuando esos microbios mueren, es más probable que sus residuos se "entierren" que los residuos vegetales, mejorando la acumulación de carbono persistente en el suelo.
La interacción entre los procesos catabólicos y anabólicos juega un factor clave en la inclinación del equilibrio entre el efecto sepulcral y su lado negativo, el efecto de cebado, que ayuda a liberar el carbono de la materia orgánica estable. Cuando entran residuos frescos y fáciles de descomponerEn el suelo, esta fuente de energía fácilmente disponible puede "cebar" las actividades catabólicas de los microbios y estimular la descomposición de piscinas de materia orgánica del suelo más complejas y estables.
Por lo tanto, la adición de carbono nuevo producido externamente puede aumentar la producción de dióxido de carbono al cebar la descomposición microbiana de la materia orgánica del suelo existente y, al mismo tiempo, puede conducir a una mayor acumulación de residuos microbianos.
"Pero, los investigadores necesitarán mejores herramientas analíticas para cuantificar con mayor precisión la masa del material microbiano muerto y los residuos en los suelos, y para comprender los factores que controlan el equilibrio entre los efectos de sepultura y cebado", señaló Liang.
"Actualmente existen pocos datos que informan directamente nuestra cuantificación y comprensión de los mecanismos detrás del concepto de bomba de carbono microbiana del suelo", dijo.
Incluso ahora, muchos de los métodos e instrumentos analíticos que proporcionan nuevos conocimientos sobre la materia orgánica del suelo siguen siendo insuficientes.
"Sin embargo, las nuevas ideas están comenzando a cambiar la forma en que pensamos sobre la materia orgánica del suelo y su formación, degradación y dinámica", dijo Jastrow.
"Al organizar estas ideas en torno al concepto de una bomba de carbono microbiana del suelo", agregó Liang, "esperamos inspirar nuevas investigaciones dirigidas al papel de los microorganismos en la creación de materia orgánica del suelo y su resistencia a las perturbaciones o las condiciones ambientales cambiantes"
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Argonne . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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