Kako lahko mikrobi upočasnijo globalno segrevanje

Zdi se, da končno obstaja sredstvo, ki je poleg tega, da je učinkovito, zelo zanimivo. Gre za a mikroba iz reda metanosarcinalov, ki ga je našla skupina raziskovalcev z univerze RadBoud na Nizozemskem in Inštituta za morsko mikrobiologijo Max Planck iz Bremena v Nemčiji, ki so pripravili študijo, ki je bila objavljena v revija Zbornik Nacionalne akademije znanosti.

Zelo zanimiva ugotovitev, ki bi nedvomno lahko predstavljala prej in pozneje v boju proti posledicam, ki bi jih lahko prineslo globalno segrevanje.

Raziskovalci so že sumili, da obstaja mikrob, ki bi lahko jedel ne samo metan, temveč tudi železo, vendar ga do zdaj niso našli. Na srečo so odkrili lok, ki uporablja železo za pretvorbo metana v ogljikov dioksid. Pri tem zmanjša količino železa, ki je na voljo drugim bakterijam, in tako sproži energijsko kaskado, ki vpliva na cikel železo-metan in emisije metana. Poleg tega je to odkritje del konteksta tekočih raziskav o odnos med glivami in globalnim segrevanjem.

In kot da to ne bi zadostovalo, lahko te arheje pretvorijo nitrat v amonij, ki je hrana bakterij anamnox, ki pretvorite amoniak v dušik... Brez uporabe kisika! To je še posebej pomembno za čiščenje odpadnih voda, kot je poudaril Boran Kartal, mikrobiolog z Inštituta Max Planck, ki je dodal:

"Bioreaktor, ki vsebuje anaerobni metan in mikroorganizme, ki oksidirajo amonij, se lahko uporabi za hkratno pretvorbo amonija, metana in oksidiranega dušika v odpadni vodi v dušikov plin in ogljikov dioksid, ki imata veliko nižji potencial globalnega segrevanja."

Čeprav so vedeli za obstoj teh od železa odvisnih oksidantov metana, jih niso mogli izolirati. Vendar so jih uspeli najti v lastni zbirki vzorcev in zdaj jih bodo morda uporabili za zajezitev globalnega segrevanja.

Mikrobi predstavljajo ključni vir v boju proti podnebnim spremembam in globalnemu segrevanju. Z njegovim sposobnost presnove različnih spojin, vključno s toplogrednimi plini, se ti mikroorganizmi pojavljajo kot bistveni zavezniki pri zmanjševanju škodljivih emisij.

Ključna vloga mikrobov pri zajemanju ogljika

Medtem ko se ljudje poskušamo boriti proti učinkom podnebnih sprememb, je morda čas, da se obrnemo na mikrobe kot našo ključno rešitev za globalno segrevanje. Mikrobi so odgovorni za številne zgodovinske okoljske spremembe, ki so oblikovale Zemljo. Ti drobni generatorji življenja so preživeli milijarde let in prihodnje raziskave bodo morda vsebovale odgovore, ki smo jih ves čas iskali. Poleg tega študija o učinki podnebnih sprememb na mikrobe postaja vedno bolj relevantna.

Mikrobi, vključno z bakterijami in glivami, so ključnega pomena za vzdrževanje a zdravo zemljo in boj proti podnebnim spremembam. Ključni element v tem kontekstu je sekvestracija ogljika. Talni mikrobi so bistveni za sekvestracijo ogljika. Nekatere bakterije in alge pretvorijo ogljikov dioksid v organske snovi, ki se nato shranijo v tleh. To pomaga odstraniti presežek ogljikovega dioksida iz ozračja in ublažiti učinke globalnega segrevanja.

Nekateri glavni mikrobi v tleh, ki sodelujejo pri sekvestraciji ogljika, so:

• Mikorizne glive: Te glive tvorijo medsebojne odnose s koreninami rastlin, kar jim pomaga absorbirati hranila in vodo iz zemlje. Imajo tudi vlogo vlogo pri sekvestraciji ogljika s povečanjem količine ogljika, shranjenega v tleh.
• Actinobacteria: Znano je, da te bakterije razgrajujejo rastlinski odpad in druge organske snovi, pri čemer se sproščajo ogljikov dioksid v procesu. Imajo tudi vlogo pri sekvestraciji ogljika s proizvodnjo organskih spojin, ki pomagajo stabilizirati organsko snov v tleh.
• Rhizobia: Te bakterije tvorijo simbiotske odnose s stročnicami, vežejo dušik iz zraka in ga dajo na voljo rastlini. Ta proces pomaga tudi povečati količino ogljika, shranjenega v tleh.
• Arbuskularne mikorizne glive: Te glive tvorijo simbiotske odnose s številnimi rastlinskimi vrstami in igrajo ključno vlogo pri sekvestraciji ogljika s povečanjem količine ogljika, shranjenega v tleh.
• Proteobakterije: Te bakterije razgrajujejo rastlinski odpad in druge organske snovi, pri čemer se sprošča ogljikov dioksid. Vendar pa lahko igrajo tudi vlogo vlogo pri sekvestraciji ogljika s proizvodnjo spojin, ki pomagajo stabilizirati organsko snov v tleh.

Mikrobi in cikel dušika

Dušik je ključno hranilo za rast rastlin, vendar mora biti v pravilni obliki, da ga lahko rastline uporabijo. Talni mikrobi igrajo temeljno vlogo v ciklu hranil. Razgrajujejo organske snovi, kot so odmrle rastline in živali, ter sproščajo bistvena hranila v zemljo. Rastline lahko absorbirajo ta hranila in jih uporabljajo za svojo rast in razvoj.

Na primer bakterije, ki vežejo dušik, kot npr Rizobij, pretvorijo atmosferski dušik v obliko, ki jo rastline lahko uporabljajo, kot sta amoniak ali nitrit. Ta proces, imenovan fiksacija dušika, je bistvenega pomena za rast mnogih rastlin, saj je dušik kritična sestavina beljakovin in drugih celičnih struktur. Interakcija mikrobov z dušikovim ciklom je ključnega pomena za zdravje tal in ekosistema.

To je nekaj ključnih mikrobov, vključenih v dušikov cikel:

• Bakterije, ki vežejo dušik: Te bakterije, kot npr Rhizobia y Azotobakter, lahko pretvori atmosferski dušik v obliko, ki jo lahko uporabljajo rastline. Ta proces, imenovan fiksacija dušika, je bistvenega pomena za rast rastlin in zdravje ekosistema.
• Bakterije, ki oksidirajo amoniak: Te bakterije, kot npr Nitrosomonas y Nitrosococcus, pretvorijo amoniak v nitrit, ki je vmesna oblika dušika.
• Bakterije, ki oksidirajo nitrite: Te bakterije, kot npr Nitrobacter, pretvorijo nitrit v nitrat, ki je še ena vmesna oblika dušika.
• Denitrifikacijske bakterije: Te bakterije, kot npr Pseudomonas y Paracoccus, pretvorijo nitrat nazaj v plin dušik, ki se sprosti v ozračje.

Mikrobi in rast rastlin

Talni mikrobi igrajo temeljno vlogo pri rasti rastlin. Razgrajujejo organske snovi, zagotavljajo hranila, spodbuja razvoj korenin in ščiti pred boleznimi. Drugi mikrobi in glive pomagajo razgraditi kompleksne organske molekule, kot sta celuloza in lignin, v enostavnejše spojine, ki jih rastline lahko uporabljajo. Ta proces, znan kot razgradnja, v tla vrne različna hranila, kot so ogljik, dušik, fosfor in žveplo. Veliko jih proizvajajo tudi talni mikrobi Vitamini in druge spojine, ki spodbujajo rast in jih rastline absorbirajo. Bakterije v tleh na primer proizvajajo vitamin B12, ki je nujen za rast in razvoj rastlin.

Nekateri talni mikrobi, kot so mikorizne glive, tvorijo simbiozne odnose s koreninami rastlin. Te gobe pomagajo izboljšati absorpcija vode in hranila skozi korenine rastlin, kar spodbuja njihovo rast in razvoj. Talni mikrobi lahko tudi pomagajo zaščititi rastline pred boleznimi. Nekatere bakterije na primer proizvajajo antibiotike, ki lahko uničijo ali zavirajo rast patogenih mikrobov, kot so bakterije in glive, ki povzročajo bolezni rastlin. Interakcija med mikrobi in rastlinami je ključni dejavnik za trajnost kmetijstva.

Kroženje hranil in njegov pomen

Kroženje hranil pomaga zemlji. Poleg dušika talni mikrobi pomagajo pri kroženju drugih hranil. bistvenih hranilnih snovi, kot sta fosfor in kalij, zaradi česar so na voljo za rast rastlin. Ta proces, znan kot kroženje hranil, pomaga ohranjati zdravje in rodovitnost tal.

To je nekaj ključnih mikrobov, ki sodelujejo pri kroženju hranil:

• Razgrajevalci: Ti mikrobi, kot so glive in bakterije, razgradijo odmrlo organsko snov in reciklirajo njena hranila nazaj v prst.
• Bakterije, ki topijo fosfor: Te bakterije, kot npr Bacillus y Pseudomonas, lahko reciklira fosfor iz netopnih virov, tako da je na voljo rastlinam in drugim organizmom.
• Bakterije, ki oksidirajo žveplo: Te bakterije, kot npr Tiobacil y Beggiatoa, igrajo ključno vlogo v krogu žvepla z oksidacijo žveplovih spojin, zaradi česar je žveplo na voljo drugim organizmom v ekosistemu.

Zmanjšanje onesnaženosti tal

Talni mikrobi lahko zmanjšajo vaše kontaminacije. Številni industrijski procesi in potrošniški izdelki sproščajo v okolje škodljive kemikalije, ki onesnažujejo tla. Toda nekateri talni mikrobi lahko razgradijo te onesnaževalce, kar pomaga očistiti onesnaženo zemljo in zaščititi ekosistem. Pomembno je tudi upoštevati, kako onesnaženje vpliva na naravne biogeokemične cikle.

Ko odpadki razpadejo, sproščajo metan, še en močan toplogredni plin. Metan je močan toplogredni plin, ki prispeva k globalnemu segrevanju in lahko negativno vpliva na prizadevanja za zajemanje ogljika.

Nekateri mikrobi, zlasti nekatere vrste arhej in bakterij, sodelujejo pri proizvodnji metana. Primer tega so metanogene arheje. Ti mikrobi so odgovorni za večino proizvodnje metana v anaerobnih okoljih, kot so mokrišča, riževa polja in prebavni trakt prežvekovalcev. Proizvajajo metan kot stranski produkt svojih presnovnih dejavnosti, ki vključujejo razgradnjo organskih snovi. Zato postane pomembno raziskati, kako onesnaženje vpliva na zemeljske biogeokemične cikle.

Proizvodnja metana s strani teh mikrobov lahko sprosti znatne količine plina v ozračje, kar lahko negativno vpliva na podnebje in prizadevanja za sekvestracijo ogljika. Vendar je pomembno vedeti, da niso vsi mikrobi, ki sodelujejo pri proizvodnji metana, škodljivi. Nekatere mikrobe, na primer tiste, ki sodelujejo pri proizvodnji bioplina, je mogoče izkoristiti za proizvodnjo obnovljive energije in hkrati zmanjšati emisije toplogrednih plinov.

Mikrobiom in zdravje tal

Zdrav talni mikrobiom je bistvenega pomena za ohranjanje zdravja tal in spodbujanje trajnostnega kmetijstva. Mikrobi igrajo ključno vlogo pri zdravju mikrobioma v tleh na več načinov:

• Razgradnja: Mikrobi, kot so glive in bakterije, razgrajujejo odmrlo organsko snov in reciklirajo njena hranila nazaj v tla, kar podpira rast rastlin in drugih organizmov.
• Kroženje hranil: Mikrobi igrajo ključno vlogo pri kroženju bistvenih elementov, kot so ogljik, dušik, fosfor in žveplo, skozi ekosistem. To pomaga ohranjati ravnovesje hranil v tleh in jih naredi dostopne rastlinam in drugim organizmom.
• Struktura tal: Mikrobi, kot so mikorizne glive, lahko pomagajo izboljšati strukturo tal z oblikovanjem mrež hif, ki povezujejo delce tal. To lahko pomaga pri izboljšati zadrževanje vode, zmanjšati erozijo in izboljšati splošno zdravje tal.
• Zatiranje bolezni: Mikrobi lahko pomagajo pri zatiranju rastlinskih bolezni tako, da tekmujejo s patogeni za vire, proizvajajo antibiotike in spodbujajo zdravo rast korenin.
• Zatiranje škodljivcev: Mikrobi lahko igrajo vlogo pri zatiranju škodljivcev s proizvodnjo toksinov, ki so strupeni za žuželke in druge škodljivce, ter s spodbujanjem rasti rastlin, odpornih na škodljivce.

Biološko testiranje tal je bistvenega pomena za razumevanje zdravja tal in vloge mikrobioma v pridelavi poljščin. Biome Makers ponuja biološko analizo tal, imenovano BeCrop Test. BeCrop Test je praktičen za kmete, saj ta biološka analiza tal kaže blokirane poti hranil, mikrobno raznolikost, razmerje med glivami in bakterijami, odkrivanje tveganja bolezni ter proizvodnjo hormonov in prilagajanje na stres. S temi podatki se lahko kmetje prijavijo gnojila ali biološki proizvodi natančnejši za diagnosticiranje specifičnih težav, prihranek časa in denarja ter povečanje donosa in kakovosti pridelka.

Mikrobi in bolezni

Na prenos in širjenje patogenih mikroorganizmov, njihovo razmnoževanje in preživetje v okolju velik vpliv imajo padavine, relativna vlažnost, temperatura, slanost in veter. Na nastanek in širjenje lahko vplivajo tudi podnebne spremembe nalezljive bolezni tako v morskem kot kopenskem okolju. Prav tako lahko vpliva na zdravje ekosistemov, kar je vidik, ki si zasluži pozornost, zlasti v kontekstu učinki globalnega segrevanja na zdravje.

Na primer, obstaja povezava med naraščajočimi temperaturami morske površine in boleznimi koral: segrevanje oceanov lahko spremeni mikrobioto koral, kar prispeva k pojavu nekaterih bolezni. Zakisanje oceanov lahko povzroči poškodbe tkiv pri ribah, oslabi njihov imunski sistem in spodbudi vdor patogenih bakterij. Nekaj ​​podobnega se zgodi z dvoživkami, ko se temperature dvignejo. Na kopenski ravni so številni patogeni rastlin in pridelkov občutljivi na temperaturne spremembe in nanje vpliva podnebje.

Naraščajoča odpornost nekaterih človeških patogenov na antibiotike je povezana tudi s podnebnimi spremembami. Predlagano je bilo, da bi zvišanje temperature lahko spodbudilo horizontalni prenos genov za odpornost in povečanje stopnje rasti patogena. Vektorski patogeni, kot so komarji in klopi, ki se prenašajo s hrano, zrakom ali vodo, so lahko še posebej dovzetni za učinke podnebnih sprememb.

Inovacije v mikrobni biotehnologiji

Mikrobna biotehnologija lahko zagotovi inovativne rešitve za bolj trajnosten razvoj. Potekajo raziskave za gensko manipulacijo mikroorganizmov, da bi povečali njihovo sposobnost zmanjšanja N.₂O do N₂ atmosferski, da se nevtralizirajo emisije tega plina; Manipulirajte mikrobioto vampa, da zmanjšate proizvodnjo CH₄; uporabo mikroorganizmov za proizvodnjo biogoriv in zmanjšanje uporabe fosilnih goriv; ali nedavna transformacija bakterije za uživanje CO₂.

Nobenega dvoma ni, da podnebne spremembe lahko vplivajo na hitrost, s katero mikrobi preoblikujejo dušik in druge biogeokemične cikle. Zato je ključno razumeti vpliv mikroorganizmov na ekosisteme in kako podnebne spremembe vplivajo na te.

Z leti so raziskave pokazale, da so ti mikroorganizmi bistveni ne le za zdravje tal in kmetijstvo, ampak tudi za globalno zdravje planeta, ki delujejo kot klimatski regulatorji in delujejo kot naravni filtri za toplogredne pline.