Onderzoekers voorspellen dat als de temperatuur stijgt broeikasgas producerende micro-organismen in de bodem van de noordelijke toendra’s zullen toenemen.
Op de grens van de bewoonde wereld naar de ijzige kou van de polen ligt de toendra. Deze, met enkel grassen, mossen en kleine struiken begroeide, koele vlakten zijn minstens de helft van het jaar bevroren of bedekt met sneeuw. Koud dus, maar ook hier wordt het langzaam een beetje warmer, en dat zou nare gevolgen kunnen hebben.
Opwarming van de ijzige bodem van de noordelijke toendra’s lijkt namelijk het aantal en de productiviteit van micro-organismen, die broeikasgassen zoals koolstofdioxide en methaan maken, te verhogen. Dat schrijven onderzoekers van onder meer Georgia Tech onlangs in vakblad Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Lees ook:
Ondergrondse opslag
Ongeveer de helft van ’s werelds ondergrondse koolstof ligt opgeslagen in de ijskoude bodem van dit hoge noorden. Dat is meer dan het dubbele van wat nu in de atmosfeer als koolstofdioxide (CO2) zit. Het vrijkomen van die opslag hangt als een soort donderwolk boven onze hoofden; het zou klimaatverandering kunnen verergeren.
Het is dus niet verwonderlijk dat men dit verloop goed in de gaten houdt. In 2008 bouwden de onderzoekers experimentele opstellingen in een toendragebied in Alaska vlakbij het Denali National Park and Preserve. De helft van de afgezette stukjes grond (zie foto’s hieronder) werd in de winter, door slim gebruik te maken van de isolerende sneeuwlaag, zo’n 1,1 graden Celsius warmer dan de rest. Verder verschilden de testplots niet van de controle-plots.
De testopstelling. © Ted Schuur/Northern Arizona University
Micro-organismen
Uit grondboringen anderhalf en vierenhalf jaar later, bleek dat de warmte een verschil had gemaakt. Aan de hand van genetische analyses aan de bodemmonsters konden de onderzoekers afleiden dat de samenstelling en activiteit van micro-organismen in de grond van de warmere plots waren veranderd.
Specifiek zag het team dat de hoeveelheid broeikasgas producerend leven – micro-organismen die CO2 en methaan (CH4) als bijproduct van hun stofwisseling maken – en hun productiviteit, was toegenomen. Tussen 45 en 55 centimeter diepte, net boven de permafrost, bleek vooral het methaanvormend leven te zijn toegenomen. Tussen 15 en 25 centimeter diepte kwamen de ‘CO2-makers’ relatief vaker voor.
Ook maten de onderzoekers direct de uitstoot van de broeikasgassen. Daar zagen ze eveneens een toename in de CO2 en CH4 bij de warmere plots ten opzichte van de controleplekken.
Volgens de onderzoekers benadrukken de resultaten het belang van micro-organismen. Om klimaatverandering beter te voorspellen, moeten ook juist dit minuscule leven in modellen meegenomen worden. © Ted Schuur/Northern Arizona University
Vicieuze cirkel
“Dit heeft forse implicaties”, mailt hoogleraar microbiologie Arnold Driessen (Rijksuniversiteit Groningen). “Door de opwarming ontstaan verschuivingen in de microbiële populaties. De diepere, anaerobe lagen (zonder zuurstof, red.) waren voorheen stijf bevroren en vrijwel ontoegankelijk voor methaanmakende micro-organismen. Door de warmte en de beschikbare organische stof kan methaanvorming er nu onbelemmerd plaatsvinden.”
Hetzelfde geldt voor de hogere lagen, waar wel zuurstof aanwezig is en (dus) CO2 gemaakt kan worden. “Een kwalijke ontwikkeling die natuurlijk het broeikasfenomeen verder zal aandrijven”, stelt Driessen. “Zo komen we in een vicieuze cirkel terecht.”
In de toekomst zullen onderzoekers het exacte mechanisme verder in beeld brengen. Maar of het proces is om te keren, dat vraagt Driessen zich af. “Ik zie even niet hoe”, mailt hij desgevraagd. “Dat kan alleen als er wereldwijd minder broeikasgassen worden uitgestoten. Dit gebied is natuurlijk een reservoir van organisch stof die voorheen ontoegankelijk was.” De microbioloog vergelijkt het met de verbranding van fossiele brandstoffen; “maar in dit geval doen micro-organismen het met het reservoir aan organische stof afkomstig van de permafrost!”
Bronnen: Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), Georgia Institute of Technology, EurekAlert!
Beeld: Ted Schuur/Northern Arizona University
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!