Да рашэння на аснове глебы для змены клімату 

A new study examined interactions between biomolecules and clay minerals in the soil and shed light on factors that influence trapping of plant-based carbon in the soil. It was found that charge on biomolecules and clay minerals, structure of biomolecules, natural metal constituents in the soil and pairing between biomolecules play key roles in sequestration of carbon in the soil. While presence of positively charged metal ions in the soils favoured carbon trapping, the electrostatic pairing between biomolecules inhibited adsorption of biomolecules to the clay minerals. The findings could be helpful in predicting soil chemistries most effective in trapping carbon in soil which in turn, could pave way for soil-based solutions for reducing carbon in atmosphere and for global warming and змены клімату.   

Вугляродны цыкл прадугледжвае перамяшчэнне вугляроду з атмасферы ў расліны і жывёл на Зямлі і назад у атмасферу. Акіян, атмасфера і жывыя арганізмы з'яўляюцца асноўнымі рэзервуарамі або паглынальнікамі, праз якія кружыць вуглярод. Шмат вуглярод is stored/sequestrated in rocks, sediments and soils. The dead organisms in rocks and sediments may become fossil fuels over millions of years. Burning of the fossil fuels to meet energy needs release large amount of carbon in the atmosphere which has tipped the atmospheric carbon balance and contributed to global warming and consequent змены клімату.  

Робяцца намаганні, каб да 1.5 г. абмежаваць глабальнае пацяпленне да 2050°C у параўнанні з даіндустрыяльным узроўнем. Каб абмежаваць глабальнае пацяпленне да 1.5°C, выкіды парніковых газаў павінны дасягнуць піка да 2025 г. і скараціцца ўдвая да 2030 г. Аднак нядаўнія глабальныя вынікі паказала, што свет не на шляху да абмежавання павышэння тэмпературы да 1.5°C да канца гэтага стагоддзя. Пераход недастаткова хуткі, каб дасягнуць скарачэння выкідаў парніковых газаў на 43% да 2030 года, што магло б абмежаваць глабальнае пацяпленне ў рамках цяперашніх амбіцый. 

It is in this context that the role of soil арганічны вуглярод (SOC) in змены клімату is gaining importance both as a potential source of carbon emission in response to global warming as well as a natural sink of atmospheric carbon.  

Нягледзячы на ​​гістарычную нагрузку вугляроду (г.зн. выкід каля 1,000 мільярдаў тон вугляроду з 1750 года, калі пачалася прамысловая рэвалюцыя), любое павышэнне глабальнай тэмпературы можа прывесці да выкіду большай колькасці вугляроду з глебы ў атмасферу, такім чынам, захаванне існуючага неабходна. запасы вугляроду ў глебе.   

Soil as a sink of арганічны вуглярод 

Soil is still Earth’s second largest (after ocean) sink of арганічны carbon. It holds about 2,500 billion tons of carbon which is about ten times the amount held in the atmosphere, yet it has huge untapped potential to sequester atmospheric carbon. Croplands could trap between 0.90 and 1.85 petagrams (1 Pg = 10¹⁵ грам) вугляроду (Pg C) у год, што складае каля 26–53 % ад мэты «Ініцыятыва 4 на 1000” (that is, 0.4% annual growth rate of the standing global soil арганічны carbon stocks can offset the current increase in carbon emission in the atmosphere and contribute to meet the клімат target). However, the interplay of factors influencing trapping of plant-based арганічны matter in the soil is not very well understood. 

Што ўплывае на замацаванне вугляроду ў глебе  

A new study sheds light on what determines whether a plant-based арганічны matter will be trapped when it enters soil or whether it will end up feeding microbes and return carbon to the atmosphere in the form of CO₂. Пасля вывучэння ўзаемадзеяння паміж біямалекуламі і гліністымі мінераламі даследчыкі выявілі, што зарад на біямалекулах і гліністых мінералах, структура біямалекул, прыродныя металічныя кампаненты ў глебе і спарванне паміж біямалекуламі гуляюць ключавую ролю ў паглынанні вугляроду ў глебе.  

Вывучэнне ўзаемадзеяння паміж гліністымі мінераламі і асобнымі біямалекуламі паказала, што звязванне было прадказальным. Паколькі гліністыя мінералы маюць адмоўны зарад, біямалекулы з станоўча зараджанымі кампанентамі (лізін, гістідіна і трэанін) моцна звязваюцца. На звязванне таксама ўплывае тое, ці з'яўляецца біямалекула дастаткова гнуткай, каб выраўнаваць яе станоўча зараджаныя кампаненты з адмоўна зараджанымі гліністымі мінераламі.  

У дадатак да электрастатычнага зарада і структурных асаблівасцей біямалекул было выяўлена, што прыродныя металічныя кампаненты ў глебе гуляюць важную ролю ў звязванні праз адукацыю мастоў. Напрыклад, станоўча зараджаныя магній і кальцый утварылі мост паміж адмоўна зараджанымі біямалекуламі і гліністымі мінераламі, каб стварыць сувязь, што сведчыць аб тым, што прыродныя металічныя кампаненты ў глебе могуць спрыяць захопу вугляроду ў глебе.  

З іншага боку, электрастатычнае прыцягненне паміж самімі біямалекуламі адмоўна ўплывала на звязванне. Фактычна было выяўлена, што энергія прыцягнення біямалекул вышэй, чым энергія прыцягнення біямалекулы да гліністага мінерала. Гэта азначала зніжэнне адсорбцыі біямалекул на гліне. Такім чынам, у той час як прысутнасць станоўча зараджаных іёнаў металаў у глебах спрыяла захопу вугляроду, электрастатычнае спарванне паміж біямалекуламі перашкаджала адсорбцыі біямалекул на гліністых мінералах.  

These new findings about how арганічны carbon biomolecules bind to the clay minerals in the soil could help modify the soil chemistries suitably to favour carbon trapping, thus pave way for soil-based solutions for змены клімату. 

*** 

Спасылкі:  

1. Zomer, RJ, Bossio, DA, Sommer, R. і інш. Глабальны патэнцыял секвестрацыі павялічанага ўтрымання арганічнага вугляроду ў глебах пасяўных зямель. Sci Rep 7, 15554 (2017). https://doi.org/10.1038/s41598-017-15794-8 

2. Rumpel, C., Amiraslani, F., Chenu, C. і інш. Ініцыятыва 4p1000: магчымасці, абмежаванні і праблемы для рэалізацыі паглынання арганічнага вугляроду ў глебе ў якасці стратэгіі ўстойлівага развіцця. Ambio 49, 350–360 (2020). https://doi.org/10.1007/s13280-019-01165-2  

3. Wang J., Wilson RS і Aristilde L., 2024. Электрастатычнае злучэнне і водныя масткі ў іерархіі адсорбцыі біямалекул на падзеле вады і гліны. PNAS. 8 лютага 2024.121 г. 7 (2316569121) eXNUMX. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2316569121  

***