الوصول إلى جذور التغييرات المحتملة في تخزين الكربون بسبب تغير المناخ
تبحث الدراسة في ديناميكيات كيفية تأثير الاحترار على الالتقاط في التربة بالقرب من الأشجار والنباتات
سميت أوراق الأشجار والنباتات برئتي الأرض لأنها تمتص ثاني أكسيد الكربون وتطلق الأكسجين،ولكن تحت سطح التربة.
تقوم جذور تلك النباتات بدورها لتنظيم المناخ، وتسهيل تخزين الكربون في التربة.
لكن التغييرات الصغيرة في هذه العمليات يمكن أن يكون لها تأثيرات كبيرة، كما كشف باحثون في قسم الأحياء العضوية والتطورية في دراسة في Nature Geoscience .
تطلق الجذور الإفرازات – مركبات الكربون العضوية – التي تتفاعل مع البكتيريا والفطريات وعناصر التربة الأخرى لجعل مغذياتها في متناول النبات.
أوضح بينتون تايلور، الأستاذ المساعد في OEB وكبير مؤلفي الدراسة، “على سبيل المثال، يمكن لإفرازات الجذور أن تهيئ المجتمع الميكروبي في التربة لتحويل النيتروجين إلى ما يسمى بالنيتروجين المعدني، وهو شكل يمكن استخدامه للنبات.”
تتفاعل هذه الإفرازات أيضًا مع المواد العضوية المرتبطة بالمعادن أو MAOM ، حيث يرتبط الكربون بالطين ومعادن التربة الأخرى، مما يؤدي بشكل أساسي إلى التقاطها وتخزينها.
يُنظر إلى MAOM على أنها “مستقرة بشكل أساسي على مدى فترات زمنية عقدية”، وفقًا لتايلور، ولكن وجد الباحثون أن التغييرات في معدل وتكوين نضح الجذر يمكن أن يؤدي إلى تغييرات قصيرة المدى في MAOM – وبالتالي في نهاية المطاف، إلى قدرة التربة لتخزين الكربون.
قال نيخيل آر شاري، الطالب بكلية الفنون والعلوم بجامعة هارفارد جريفين في كلية الفنون والعلوم بجامعة هارفارد جريفين: “الإفرازات الجذرية هي جهات تنظيمية مهمة لتخزين الكربون في التربة”.
يشير شاري، المؤلف الرئيسي للدراسة، إلى أن هذه الإفرازات “هي بالفعل جزيئات صغيرة لذا يمكنها التأثير بشكل مباشر على نوع كربون التربة المجهري الذي يتكون منه MAOM.
ويضيف، “إذا كان الاحترار أو العوامل الأخرى لتغير المناخ قد غيرت أنواع الإفرازات التي تخرج من النبات، فكيف سيؤثر ذلك على تجمعات الكربون التي عادة ما تكون في التربة لفترة طويلة؟”
لمحاكاة الإفرازات الجذرية المختلفة، قام الباحثون بتصنيع ثلاثة “كوكتيلات” إفرازات مختلفة من السكريات البسيطة والأحماض الأمينية والأحماض العضوية وضخها في التربة باستخدام الجذور الاصطناعية.
في خطوة تميز تجربتهم عن العمل السابق، أجرى الباحثون هذه الاختبارات باستخدام نوى التربة السليمة من غابة هارفارد، بدلاً من التربة الاصطناعية أو المتجانسة، مما يحافظ على بيولوجيا التربة الأصلية وهيكلها وعدم تجانسها.
أظهر ما وجدوه مرونة التربة – إلى حد ما، “عندما قمنا بضخ القليل من الإفرازات في التربة، نما تجمع الكربون في MAOM، قال تايلور: “لقد تراكمت شيئًا فشيئًا بمرور الوقت”، “عندما قمنا بضخ المزيد من الإفرازات في التربة، جعلها المزيد من تلك الإفرازات في حوض MAOM – لكن تجمع الكربون MAOM لم يكبر، لقد أدى فقط إلى زيادة معدل فقدان MAOM أيضًا “.
وأضاف: “تشير بياناتنا إلى أن هذه الخسارة ستزيد أيضًا من إطلاق الكربون من مجمعات التخزين طويلة الأجل، وأننا لن نرى بالضرورة هذا التراكم طويل الأجل لكربون التربة المستقر إذا زادت معدلات النضح”.
هذا القيد له آثار في العالم الحقيقي، قال تايلور : “إذا فكرت في النباتات التي تحتوي على المزيد من الكربون المتاح لها مع ارتفاع تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، فقد تتوقع تغييرات في قدرتها وميلها لإطلاق الكربون من جذورها”.
وجد الباحثون أيضًا أن كوكتيلاتهم الإفرازية لها تأثيرات مختلفة على MAOM أدت الأحماض العضوية والأمينية إلى انخفاض معدل تكوين MAOM – وفي النهاية تراكم الكربون الصافي، فإن إفرازات السكر البسيطة أنتجت معدل دوران أكبر في MAOM – وهو ما يعادل إعطاء ميكروبات التربة “نسبة عالية من السكر”، كما اقترح تايلور.
قال شاري: “يعطينا هذا فكرة عن كيفية تأثير هذه المركبات الإفرازية المختلفة على ديناميكيات كربون التربة”، “ما نريد معرفته حقًا هو كيف تتغير هذه الملامح، ومعدل الكربون الذي يدخل التربة وأنواع الكربون، مثل السكريات أو الأحماض الأمينية أو الأحماض العضوية القادمة من النبات.”
وقال، إن الفريق يعمل مع باحثين آخرين في جميع أنحاء العالم على آثار الاحترار وارتفاع ثاني أكسيد الكربون “ليكونوا قادرين على إقران التغييرات الفعلية الصادرة من النبات مع كيفية رؤيتنا لهذه الإفرازات المختلفة التي تؤثر على ديناميكيات كربون التربة “.
وأضاف شاري، “سيسمح لنا هذا بالتنبؤ بشكل أفضل بديناميكيات كربون التربة في المستقبل.”
