全球变暖引发土壤微生物多样性爆炸

新的发现使人们能够更准确地预测碳循环。

根据维也纳大学微生物学和环境系统科学中心（CeMESS）研究人员的一项新研究，温暖的土壤中含有更多种类的活性微生物。这项研究发表在《科学进展》上，代表了我们对土壤中微生物活动如何影响全球碳循环以及气候可能反馈机制的理解的重大转变。到目前为止，科学家们一直认为较高的土壤温度会加速微生物的生长，从而增加碳释放到大气中。然而，这种碳释放的增加实际上是由先前休眠的细菌的激活引起的。

土壤在碳循环中的作用

“土壤是地球上最大的有机碳储存库，”该研究的主要作者、微生物学和环境系统科学中心教授安德烈亚斯·里希特（Andreas Richter）说。微生物默默地支配着全球碳循环，分解这些有机物，从而释放出二氧化碳。随着气温上升（气候变化下的保证情景），微生物群落被认为会排放更多的二氧化碳，从而进一步加速气候变化，这一过程被称为土壤碳气候反馈。

亚北极草原的创新研究

“几十年来，科学家们一直认为这种反应是由气候变暖中单个微生物分类群的生长速度增加驱动的，”里希特解释说。在这项研究中，研究人员访问了冰岛的亚北极草原，该草原经历了半个多世纪的地热变暖，导致土壤温度高于周边地区。通过收集土壤岩芯并使用尖端的同位素探测技术，该团队确定了活跃的细菌分类群，比较了它们在环境温度和高温下的生长速率，后者高出6°C。

“我们看到，50多年来持续的土壤变暖增加了社区层面的微生物生长，”该研究的主要作者、博士生Dennis Metze说。“但值得注意的是，温暖土壤中微生物的生长速度与正常温度下的微生物无法区分。关键的区别在于细菌的多样性：温暖的土壤中含有更多样化的活性微生物分类群。

预测未来气候中的土壤微生物活动

“了解土壤微生物组对气候变化反应的复杂性一直是一个相当大的挑战，经常使其成为气候建模中的’黑匣子’，”该中心副教授克里斯蒂娜·凯泽（Christina Kaiser）补充道。这一新发现超越了对社区聚集增长的传统关注，为更准确地预测微生物行为及其对不断变化的气候情景中碳循环的影响奠定了基础。从这项研究中获得的见解阐明了微生物对变暖的不同反应，对于预测土壤微生物组对未来碳动态的影响至关重要。