Det sätt som olika mikroorganismer utnyttjar och växer till efter att ha konsumerat organiskt material, såsom gamla växtdelar, i marken varierar i tid och rum.    

Utifrån tidigare forskning vet vi att effektiviteten av denna mikrobiella kolanvändning är viktig för markens kol- och näringskretslopp. Men nu har vi lyckats visa att mikroorganismerna har en grundläggande betydelse för att förklara hur och var kol ansamlas i marken – viktigare än alla andra faktorer som påverkar kollagringen. Vi har verkligen flyttat fokuset till mikroorganismerna i marken, säger Stefano Manzoni, docent vid Institutionen för naturgeografi.

Studien är den första som använder globala databaser med data om mängden kol i marken tillsammans med de senaste matematiska modellerna för att mäta den globala betydelsen av mikrobiella processer i markens kolcykel. Forskarna upptäckte då att den roll som mikroorganismer spelar för att lagra kol i jorden är minst fyra gånger så viktig som någon annan process. Det är viktig information menar forskarna – jordens mark innehåller tre gånger mer kol än atmosfären, vilket skapar en viktig kolsänka i kampen mot klimatförändringar.

I jordlager som de här finns de bakterier och svampar som är den viktigaste faktorn när det handlar om hur mycket kol som lagras i marken. Foto: Stefano Manzoni.

Markens koldynamik har visserligen studerats under de senaste tvåhundra åren, men de undersökningarna har främst handlat om hur mycket kol som tas upp i jorden från förna (dött organiskt material) och rötter och hur mycket som går förlorat tillbaka till atmosfären i form av koldioxid när organiskt material bryts ner.

Vi är de första som har kunnat utvärdera den relativa betydelsen av mikrobiella processer kontra andra processer på en global skala, säger artikelns huvudförfattare Yiqi Luo, professor vid Cornell University, USA.

Med hjälp av den nya metoden har forskarna kunnat uppskatta hur mycket kol som mikroorganismerna använder för tillväxt respektive förbrukar för sin ämnesomsättning. När kol används för tillväxt binds det i mikroorganismernas celler och i slutändan i jorden, men när det används i mikroorganismernas ämnesomsättning frigörs kol som koldioxid i luften som en biprodukt. I luften fungerar koldioxiden som en växthusgas.

Vi arbetar ständigt med att överbrygga klyftan från mätningar av kol i marken till att skapa modeller som kan simulera dynamiska förändringar i markkol över tid. Den här studien hjälper oss genom att bekräfta att mikroorganismer är nyckelspelare i processen. Det är ett starkt argument för att ytterligare förbättra de modeller som simulerar mikroorganismernas ekologi, säger Gustaf Hugelius, professor vid Institutionen för naturgeografi och vice föreståndare för Bolincentrum för klimatforskning vid Stockholms universitet.

De nya rönen talar för att mer fokus bör läggas på att studera olika typer av förvaltning och skötsel som kan effektiv mikrobiell kolanvändning, menar forskarna. Detta kan i sin tur förbättra jordens hälsa, vilket också hjälper till att säkerställa hållbar produktion av livsmedel för oss och kommande generationer. Framtida studier kan undersöka åtgärder för att öka markens totala kolbindning med hjälp av mikroorganismer. Forskare kan också studera hur olika typer av mikroorganismer och substrat (som användning av gödsel eller kompost på åkrar och betesmarker) kan påverka markens lagring. 

Studien

”Microbial Carbon Use Efficiency Promotes Global Soil Carbon Storage” publicerades 24 maj i Nature (https://www.nature.com/articles/s41586-023-06042-3). Studien leddes av Feng Tao vid Tsinghua University, Kina, och beskriver ett nytt tillvägagångssätt för att bättre förstå markens koldynamik genom att kombinera en matematisk modell av markens mikrobiella processer med dataassimilering och maskininlärning för att analysera stordata relaterad till kolcykeln. DOI: 10.1038/s41586-023-06042-3

Kontakt

Stefano Manzoni, Institutionen för naturgeografi, Stockholms universitet.
Tel: 08-674 78 02
E-post: stefano.manzoni@natgeo.su.se (engelska)

Gustaf Hugelius, Institutionen för naturgeografi och Bolincentret för klimatforskning, Stockholms universitet.
Tel: 08-674 78 73
E-post: gustaf.hugelius@natgeo.su.se