Para ilmuwan mengungkap mikroba aneh yang dapat menulis ulang kisah iklim Bumi

Studi ini menyoroti kebutuhan mendesak untuk melindungi lahan basah tropis global dari dampak manusia.

Organisme kompleks, ribuan kali lebih kecil dari sebutir pasir, memainkan peran penting dalam membentuk ekosistem besar dan mempengaruhi iklim bumi, menurut sebuah studi baru.

Para peneliti dari Arizona State University, bekerja sama dengan rekan-rekan dari Universitas Nasional Amazon Peru, telah menemukan keluarga mikroba yang sebelumnya tidak diketahui secara unik disesuaikan dengan kondisi rusa tropis yang berkepala air dan oksigen di hutan hujan Amazon barat laut Peru.

Studi ini mengungkapkan bahwa mikroba ini memiliki fungsi ganda dalam siklus karbon, dengan potensi untuk mengurangi atau memperburuk perubahan iklim. Mereka dapat menstabilkan karbon untuk penyimpanan jangka panjang atau melepaskannya ke atmosfer sebagai gas rumah kaca, termasuk karbon dioksida (CO2) dan metana.

Dalam kondisi yang stabil, mikroba ini memungkinkan lahan gambut untuk bertindak sebagai reservoir karbon yang luas, berurutan karbon dan mengurangi risiko iklim. Namun, pergeseran lingkungan, termasuk kekeringan dan pemanasan, dapat memicu aktivitas mereka, mempercepat perubahan iklim global.

Dan, gangguan yang disebabkan oleh manusia dari ekosistem lahan gambut alami dapat melepaskan 500 juta ton karbon pada akhir abad ini-kira-kira setara dengan 5% dari emisi bahan bakar fosil tahunan dunia.

“Semesta mikroba Amazon Peatlands sangat luas dalam ruang dan waktu, telah disembunyikan oleh lokasi terpencil mereka, dan telah sangat dipelajari dalam kontribusi lokal dan global mereka, tetapi berkat kemitraan lokal, kami sekarang dapat mengunjungi dan mempelajari ini Ekosistem utama, ”kata Hinsby Cadillo Quiroz, penulis yang sesuai dari studi baru dan seorang peneliti dengan Pusat Biodesign Swette untuk Bioteknologi Lingkungan di ASU.

“Pekerjaan kami adalah menemukan organisme luar biasa yang disesuaikan dengan lingkungan ini, dan beberapa di antaranya memberikan layanan yang unik dan penting – dari stabilisasi karbon atau daur ulang hingga detoksifikasi karbon monoksida dan lainnya.”

Cadillo-Quiroz juga seorang peneliti di Pusat Biodesign untuk Mikrobiomik Fundamental dan Terapan dan Sekolah Ilmu Kehidupan ASU. Kolega ASU Michael J. Pavia adalah penulis utama investigasi.

Studi ini, muncul di American Society for Microbiology Journal Spektrum Mikrobiologimenekankan pentingnya melindungi lahan gambut tropis untuk menstabilkan salah satu sistem penyimpanan karbon paling signifikan di planet ini dan menggarisbawahi interaksi halus antara kehidupan mikroba dan regulasi iklim global.

Mengapa lahan gambut sangat penting untuk stabilitas iklim

Lahan gambut Amazon adalah salah satu kubah karbon terbesar di planet ini, menyimpan sekitar 3,1 miliar ton karbon di tanah mereka yang padat dan jenuh – kira -kira dua kali karbon yang disimpan di semua hutan dunia. Lahan gambut sangat penting untuk penyimpanan karbon global karena kondisi air yang tergenang air memperlambat dekomposisi, memungkinkan bahan organik menumpuk selama ribuan tahun. Ekosistem ini memainkan peran penting dalam mengatur emisi gas rumah kaca dan mempengaruhi pola iklim global.

Membangun penelitian sebelumnya, penelitian ini menjelaskan mikroba yang baru diidentifikasi – bagian dari kelompok Bathyachaeia kuno yang membentuk jaringan kompleks yang penting untuk fungsi ekosistem ini. Studi ini menyoroti kemampuan luar biasa dari mikroorganisme ini untuk mengatur siklus karbon di lahan gambut. Tidak seperti kebanyakan organisme, mikroba ini dapat berkembang dalam kondisi ekstrem, termasuk lingkungan dengan sedikit atau tanpa oksigen, berkat fleksibilitas metabolisme mereka.

Mikroba ditemukan di cekungan pastaza-marañón foreland-lahan gambut vital di hutan hujan Amazon barat laut Peru. Meliputi sekitar 100.000 kilometer persegi, baskom ini mencakup saluran besar hutan hujan yang banjir dan rawa -rawa yang didasari oleh gambut kuno.

Mikroba lahan gambut ini mengonsumsi karbon monoksida – memetabolisme gas beracun menjadi banyak organisme – dan mengubahnya menjadi energi, secara bersamaan mengurangi toksisitas karbon di lingkungan. Dengan memecah senyawa karbon, mereka menghasilkan hidrogen dan CO2 yang digunakan mikroba lain untuk menghasilkan metana. Kemampuan mereka untuk bertahan hidup baik yang kaya oksigen dan kondisi miskin oksigen membuatnya sangat cocok untuk lingkungan Amazon, di mana level air dan ketersediaan oksigen berfluktuasi sepanjang tahun.

Namun, pergeseran curah hujan, suhu, dan aktivitas manusia, termasuk deforestasi dan penambangan, mengganggu keseimbangan halus ini, menyebabkan lahan gambut melepaskan gas rumah kaca seperti karbon dioksida dan metana.

Koneksi Iklim

Sementara lahan gambut tropis saat ini bertindak sebagai karbon tenggelam, menyerap lebih banyak karbon daripada yang mereka lepaskan, mereka semakin rentan terhadap perubahan iklim. Meningkatnya suhu dan pola curah hujan yang berubah dapat mengeringkan lahan gambut ini, mengubahnya menjadi sumber karbon.

Pelepasan miliaran ton karbon dioksida dan metana dari lahan gambut akan secara signifikan memperkuat pemanasan global. Temuan ini menekankan kebutuhan mendesak untuk melindungi lahan gambut tropis dari aktivitas manusia dan stres yang disebabkan oleh iklim.

Para peneliti mengadvokasi pengelolaan lahan yang berkelanjutan, termasuk mengurangi deforestasi, drainase, dan kegiatan pertambangan di lahan gambut untuk mencegah gangguan. Investigasi lebih lanjut dari komunitas mikroba diperlukan untuk lebih memahami peran mereka dalam siklus karbon dan nutrisi.

Melacak perubahan dalam dinamika suhu, curah hujan, dan ekosistem juga diperlukan untuk memprediksi dampak di masa depan pada lahan gambut.

Arah baru

Penemuan mikroba lahan gambut yang sangat mudah beradaptasi memajukan pemahaman kita tentang keanekaragaman mikroba dan menggarisbawahi ketahanan hidup di lingkungan yang ekstrem. Mikroba ini mewakili bagian penting dari teka -teki dalam mengatasi tantangan iklim global, menunjukkan bagaimana organisme terkecil dapat memiliki dampak yang sangat besar pada sistem Bumi.

Penelitian ini, yang didukung oleh National Science Foundation, menandai langkah maju yang signifikan dalam memahami peran penting dari lahan gambut tropis dan penduduk mikroba mereka dalam bersepeda karbon global. Ketika perubahan iklim terus membentuk kembali planet kita, ekosistem tersembunyi ini mengadakan pelajaran yang dapat membantu melindungi masa depan kita.

Cadillo-Quiroz dan timnya berencana untuk menggunakan pengetahuan mikroba dan ekologis ini untuk manajemen dan pemulihan lahan gambut tropis dalam pekerjaan masa depan mereka, yang dapat diikuti di sini.

“Bekerja untuk memahami mikroba dan ekosistem di hutan hujan Amazon yang subur dan megah adalah kehormatan dalam hidup saya, yang ingin saya gunakan dalam perlindungan wilayah ini dalam memerangi perubahan iklim,” kata Cadillo-Quiroz.

Referensi: “Wawasan Fungsional Bathyachaeia baru mengungkapkan keserbagunaan metabolik dalam peran mereka di lahan gambut Amazon Peru” oleh Michael J. Pavia, Arkadiy I. Garber, Sarah Avalle, Franco Macedo-Tafur, Rodil Tello-Espinoza dan Hinsby Cadillo-Quiroz, 14 November 2024, Spektrum Mikrobiologi.
Doi: 10.1128/spectrum.00387-24