Ağaçların ve bitkilerin yaprakları, karbondioksit alıp oksijen verdikleri için Dünyanın akciğerleri olarak adlandırılmıştır. Ancak toprağın yüzeyinin altında, bu bitkilerin kökleri iklimi düzenlemek ve topraktaki karbonun depolanmasını kolaylaştırmak için üzerlerine düşeni yapıyor. Ancak Organizma ve Evrimsel Biyoloji Bölümü'ndeki araştırmacıların Nature Geoscience dergisindeki bir çalışmada ortaya koyduğu gibi, bu süreçlerdeki küçük değişikliklerin önemli etkileri olabilir.
Kökler, besin maddelerinin bitki için daha erişilebilir olmasını sağlamak üzere bakteri, mantar ve diğer toprak elementleriyle etkileşime giren organik karbon bileşikleri gibi eksudalar salgılar. Benton Taylor, “En temel anlamda, kök sızıntıları, mikrobiyal topluluğun halihazırda toprakta bulunan materyali kökün daha sonra alıp kullanabileceği formlara dönüştürmesine yardımcı olmak için toprağa verilen materyallerdir” diye açıkladı. OEB ve çalışmanın kıdemli yazarı. “Örneğin, kök sızıntıları, toprağın mikrobiyal topluluğunu nitrojeni mineralize nitrojen olarak adlandırılan, bitki için kullanılabilen bir forma dönüştürmeye hazırlayabilir.”
Bu sızıntılar ayrıca karbonun kil ve diğer toprak minerallerine bağlanarak esasen onu yakalayıp depoladığı mineralle ilişkili organik madde (veya MAOM) ile de etkileşime girer.
Taylor'a göre MAOM, “on yıllık zaman dilimleri boyunca esasen istikrarlı” olarak görülüyordu; ancak araştırmacılar, kök sızıntısının oranı ve bileşimindeki değişikliklerin, MAOM'da ve dolayısıyla sonuçta toprağın kabiliyetinde kısa vadeli değişikliklere yol açabileceğini buldu. karbon depolamak için.
Bilim Griffin Sanat ve Bilim Enstitüsü OEB öğrencisi Nikhil R. Chari, “Kök sızıntıları topraktaki karbon depolamanın önemli düzenleyicileridir” dedi. Araştırmanın başyazarı Chari, bu sızıntıların “zaten küçük moleküller olduğundan, MAOM'u oluşturan mikroskobik toprak karbon türünü doğrudan etkileyebileceklerine” dikkat çekiyor.
“Isınma veya diğer iklim değişikliği etkenleri tesisten çıkan atıkların türünü değiştirirse, bu durum normalde toprakta uzun süre kalacak olan karbon havuzlarını nasıl etkileyecek?” Chari ekledi.
Farklı kök sızıntılarını simüle etmek için araştırmacılar, basit şekerler, amino asitler ve organik asitlerden oluşan üç farklı eksüda “kokteyli” ürettiler ve bunları yapay kökler kullanarak toprağa pompaladılar. Deneylerini önceki çalışmalardan ayıran bir adım olarak, araştırmacılar bu testleri yapay veya homojenleştirilmiş toprak yerine Bilim Ormanı'ndan elde edilen sağlam toprak çekirdeklerini kullanarak, doğal toprak biyolojisini, yapısını ve heterojenliğini koruyarak gerçekleştirdiler.
Buldukları şey toprağın dayanıklılığını bir noktaya kadar gösterdi. “Toprağa az miktarda sızıntı pompaladığımızda MAOM karbon havuzu büyüdü. Zamanla yavaş yavaş birikti” dedi Taylor. “Toprağa daha fazla sızıntı pompaladığımızda, bu sızıntıların daha fazlası MAOM havuzuna ulaştı; ancak MAOM karbon havuzu büyümedi. Bu durum MAOM'un kaybolma oranını da artırdı.”
Taylor, “Verilerimiz, bu kaybın aynı zamanda bu uzun vadeli depolama havuzlarından karbon salınımını da artıracağını ve sızıntı oranları artarsa bu uzun vadeli stabil toprak karbonu birikimini mutlaka görmeyeceğimizi gösteriyor” dedi.
Bu sınırlamanın gerçek dünyaya etkileri vardır. “Bitkilerin CO olarak daha fazla karbona sahip olduğunu düşünürseniz2 Atmosferdeki konsantrasyonlar artarsa, köklerinden karbon salma yeteneklerinde ve eğilimlerinde değişiklikler bekleyebilirsiniz” dedi Taylor.
Araştırmacılar ayrıca eksuda kokteyllerinin MAOM üzerinde farklı etkileri olduğunu da buldular. Organik asitler ve amino asitler, daha düşük oranda MAOM oluşumuna ve sonuçta net karbon birikimine neden oldu. Bununla birlikte, basit şeker sızıntıları daha büyük bir MAOM dönüşümü üretti; bu, toprak mikroplarına “yüksek şeker” verme eşdeğeriydi, diye öne sürdü Taylor.
Chari, “Bu bize, bu farklı sızıntı bileşiklerinin toprağın karbon dinamiklerini nasıl etkileyeceğine dair bir fikir veriyor” dedi. “Gerçekten anlamak istediğimiz şey, bu profillerin, toprağa giden karbon oranının ve bitkiden gelen şekerler, amino asitler veya organik asitler gibi karbon türlerinin nasıl değiştiği.”
Kendisi, ekibin ısınmanın ve artan karbondioksitin etkileri üzerinde dünya çapındaki diğer araştırmacılarla birlikte çalışarak “bitkiden çıkan gerçek değişiklikleri, toprağın karbon dinamiklerini etkileyen bu farklı sızıntıları nasıl gördüğümüzle eşleştirebilmek” için çalıştığını söyledi. dedi Chari. “Bu, gelecekte toprak karbon dinamiklerini daha iyi tahmin etmemizi sağlayacak.”
Kökler, besin maddelerinin bitki için daha erişilebilir olmasını sağlamak üzere bakteri, mantar ve diğer toprak elementleriyle etkileşime giren organik karbon bileşikleri gibi eksudalar salgılar. Benton Taylor, “En temel anlamda, kök sızıntıları, mikrobiyal topluluğun halihazırda toprakta bulunan materyali kökün daha sonra alıp kullanabileceği formlara dönüştürmesine yardımcı olmak için toprağa verilen materyallerdir” diye açıkladı. OEB ve çalışmanın kıdemli yazarı. “Örneğin, kök sızıntıları, toprağın mikrobiyal topluluğunu nitrojeni mineralize nitrojen olarak adlandırılan, bitki için kullanılabilen bir forma dönüştürmeye hazırlayabilir.”
Bu sızıntılar ayrıca karbonun kil ve diğer toprak minerallerine bağlanarak esasen onu yakalayıp depoladığı mineralle ilişkili organik madde (veya MAOM) ile de etkileşime girer.
Taylor'a göre MAOM, “on yıllık zaman dilimleri boyunca esasen istikrarlı” olarak görülüyordu; ancak araştırmacılar, kök sızıntısının oranı ve bileşimindeki değişikliklerin, MAOM'da ve dolayısıyla sonuçta toprağın kabiliyetinde kısa vadeli değişikliklere yol açabileceğini buldu. karbon depolamak için.
Bilim Griffin Sanat ve Bilim Enstitüsü OEB öğrencisi Nikhil R. Chari, “Kök sızıntıları topraktaki karbon depolamanın önemli düzenleyicileridir” dedi. Araştırmanın başyazarı Chari, bu sızıntıların “zaten küçük moleküller olduğundan, MAOM'u oluşturan mikroskobik toprak karbon türünü doğrudan etkileyebileceklerine” dikkat çekiyor.
“Isınma veya diğer iklim değişikliği etkenleri tesisten çıkan atıkların türünü değiştirirse, bu durum normalde toprakta uzun süre kalacak olan karbon havuzlarını nasıl etkileyecek?” Chari ekledi.
Farklı kök sızıntılarını simüle etmek için araştırmacılar, basit şekerler, amino asitler ve organik asitlerden oluşan üç farklı eksüda “kokteyli” ürettiler ve bunları yapay kökler kullanarak toprağa pompaladılar. Deneylerini önceki çalışmalardan ayıran bir adım olarak, araştırmacılar bu testleri yapay veya homojenleştirilmiş toprak yerine Bilim Ormanı'ndan elde edilen sağlam toprak çekirdeklerini kullanarak, doğal toprak biyolojisini, yapısını ve heterojenliğini koruyarak gerçekleştirdiler.
Buldukları şey toprağın dayanıklılığını bir noktaya kadar gösterdi. “Toprağa az miktarda sızıntı pompaladığımızda MAOM karbon havuzu büyüdü. Zamanla yavaş yavaş birikti” dedi Taylor. “Toprağa daha fazla sızıntı pompaladığımızda, bu sızıntıların daha fazlası MAOM havuzuna ulaştı; ancak MAOM karbon havuzu büyümedi. Bu durum MAOM'un kaybolma oranını da artırdı.”
Taylor, “Verilerimiz, bu kaybın aynı zamanda bu uzun vadeli depolama havuzlarından karbon salınımını da artıracağını ve sızıntı oranları artarsa bu uzun vadeli stabil toprak karbonu birikimini mutlaka görmeyeceğimizi gösteriyor” dedi.
Bu sınırlamanın gerçek dünyaya etkileri vardır. “Bitkilerin CO olarak daha fazla karbona sahip olduğunu düşünürseniz2 Atmosferdeki konsantrasyonlar artarsa, köklerinden karbon salma yeteneklerinde ve eğilimlerinde değişiklikler bekleyebilirsiniz” dedi Taylor.
Araştırmacılar ayrıca eksuda kokteyllerinin MAOM üzerinde farklı etkileri olduğunu da buldular. Organik asitler ve amino asitler, daha düşük oranda MAOM oluşumuna ve sonuçta net karbon birikimine neden oldu. Bununla birlikte, basit şeker sızıntıları daha büyük bir MAOM dönüşümü üretti; bu, toprak mikroplarına “yüksek şeker” verme eşdeğeriydi, diye öne sürdü Taylor.
Chari, “Bu bize, bu farklı sızıntı bileşiklerinin toprağın karbon dinamiklerini nasıl etkileyeceğine dair bir fikir veriyor” dedi. “Gerçekten anlamak istediğimiz şey, bu profillerin, toprağa giden karbon oranının ve bitkiden gelen şekerler, amino asitler veya organik asitler gibi karbon türlerinin nasıl değiştiği.”
Kendisi, ekibin ısınmanın ve artan karbondioksitin etkileri üzerinde dünya çapındaki diğer araştırmacılarla birlikte çalışarak “bitkiden çıkan gerçek değişiklikleri, toprağın karbon dinamiklerini etkileyen bu farklı sızıntıları nasıl gördüğümüzle eşleştirebilmek” için çalıştığını söyledi. dedi Chari. “Bu, gelecekte toprak karbon dinamiklerini daha iyi tahmin etmemizi sağlayacak.”