نتایج این تحقیق نشان‌دهنده تغییر قابل توجهی در درک ما از چگونگی تأثیر فعالیت میکروبی در خاک بر چرخه جهانی کربن و مکانیسم‌های بازخورد احتمالی در آب‌وهواست. تاکنون دانشمندان تصور می‌کردند که دمای بالاتر خاک، رشد میکروب‌ها را تسریع می‌کند و در نتیجه انتشار کربن در جو را افزایش می‌دهد. با این حال، این افزایش انتشار کربن در واقع به‌دلیل فعال شدن باکتری‌هایی است که پیش از این غیرفعال بودند.

آندریاس ریشتر، محقق اصلی این تحقیق و استاد مرکز علوم میکروبیولوژی و سیستم‌های محیطی، می‌گوید: خاک‌ها بزرگترین مخزن کربن آلی زمین هستند. میکروارگانیسم‌ها بی‌صدا چرخه جهانی کربن را تعیین، این ماده آلی را تجزیه و در نتیجه دی‌اکسید کربن آزاد می‌کنند.

تصور می‌شود با افزایش دما (فرضیه تضمین شده تحت تغییرات آب‌وهوا)، جوامع میکروبی دی‌اکسید کربن بیشتری منتشر می‌کنند و تغییرات آب‌وهوایی را در فرآیندی به‌نام بازخورد کربن خاک – آب‌وهوا سرعت می‌بخشد.

ریشتر توضیح داد: دهه‌ها، دانشمندان تصور می‌کردند که این پاسخ ناشی از افزایش میزان رشد گونه‌های میکروبی منفرد در آب‌وهوای گرمتر است. در این تحقیق، محققان از یک علفزار جنبِ شمالگان در ایسلند بازدید کردند که بیش از نیم قرن گرمایش زمین گرمایی را پشت سر گذاشته و منجر به افزایش دمای خاک در مقایسه با مناطق اطراف شده است.

این گروه تحقیقاتی با جمع‌آوری هسته‌های خاک و استفاده از روش‌های کاوش ایزوتوپی پیشرفته، گونه‌های باکتریایی فعال را شناسایی کردند و میزان رشد آن‌ها را هم در دمای محیط و هم در دمای بالا، 6 درجه سانتی‌گراد بالاتر، مقایسه کردند.

دنیس متزه، دانشجوی دوره دکتری بیان کرد: مشاهده کردیم که بیش از 50 سال گرم شدن مداوم خاک، رشد میکروبی را در سطح محیط افزایش داد، اما به‌طور قابل توجهی، میزان رشد میکروب‌ها در خاک‌های گرمتر در مقایسه با دمای معمولی قابل تشخیص نبود. تفاوت اساسی در تنوع باکتریایی است؛ خاک‌های گرمتر دارای مجموعه متنوع‌تری از گونه‌های میکروبی فعال هستند.

کریستینا کایزر، دانشیار مرکز افزود: درک پیچیدگی‌های واکنش میکروبیوم خاک به تغییرات آب‌وهوایی یک چالش قابل توجه بوده است و اغلب آن را به یک «جعبه سیاه» در مدل‌سازی آب‌وهوا تبدیل می‌کند.

این یافته جدید از تمرکز سنتی بر رشد انبوه جامعه میکروبی فراتر رفته و زمینه را برای پیش‌بینی دقیق‌تر رفتار میکروبی و تأثیرات متعاقب آن بر چرخه کربن در فرضیه آب‌وهوایی در حال تحول فراهم می‌کند.

بینش‌های به‌دست‌آمده از این تحقیق، پاسخ‌های میکروبی متنوع به گرم شدن را روشن می‌کند و برای پیش‌بینی تأثیر میکروبیوم خاک بر دینامیک کربن آینده حیاتی است.

نتایج این تحقیق که در مجله Science Advances منتشر شده است.