Новае даследаванне вывучыла ўзаемадзеянне паміж біямалекуламі і гліністымі мінераламі ў глебе і праліла святло на фактары, якія ўплываюць на захоп расліннага вугляроду ў глебе. Было выяўлена, што зарад біямалекул і гліністых мінералаў, структура біямалекул, прыродныя металічныя складнікі ў глебе і спарванне паміж біямалекуламі гуляюць ключавую ролю ў секвестрацыі вугляроду ў глебе. У той час як прысутнасць станоўча зараджаных іёнаў металаў у глебе спрыяла захопу вугляроду, электрастатычнае спалучэнне біямалекул перашкаджала адсорбцыі біямалекул на гліністых мінералах. Атрыманыя вынікі могуць быць карыснымі для прагназавання хімічнага складу глебы, найбольш эфектыўнага для ўлоўлівання вугляроду ў глебе, што, у сваю чаргу, можа пракласці шлях да рашэнняў на аснове глебы для зніжэння колькасці вугляроду ў атмасферы і глабальнага пацяплення і 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 захоўваецца/аддзяляецца ў горных пародах, адкладах і глебе. Мёртвыя арганізмы ў скалах і адкладах могуць стаць выкапнёвым палівам на працягу мільёнаў гадоў. Спальванне выкапнёвага паліва для задавальнення энергетычных патрэб вызваляе вялікую колькасць вугляроду ў атмасферу, што парушыла баланс вугляроду ў атмасферы і спрыяла глабальнаму пацяпленню і наступнаму 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.
Менавіта ў гэтым кантэксце роля глебы арганічны вуглярод (SOC) в змены клімату набывае ўсё большае значэнне як патэнцыйная крыніца выкідаў вугляроду ў адказ на глабальнае пацяпленне, а таксама як натуральны паглынальнік атмасфернага вугляроду.
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.
Глеба як ракавіна арганічны вуглярод
Глеба па-ранейшаму з'яўляецца другім па велічыні (пасля акіяна) вадаёмам на Зямлі арганічны вуглярод. Ён утрымлівае каля 2,500 мільярдаў тон вугляроду, што прыкладна ў дзесяць разоў перавышае колькасць, якое змяшчаецца ў атмасферы, але ён мае велізарны нявыкарыстаны патэнцыял для паглынання атмасфернага вугляроду. Пасевы могуць захапіць ад 0.90 да 1.85 петаграма (1 Pg = 1015 грам) вугляроду (Pg C) у год, што складае каля 26–53 % ад мэты «Ініцыятыва 4 на 1000” (гэта значыць 0.4% штогадовых тэмпаў росту глабальнай глебы, якая стаіць арганічны запасы вугляроду могуць кампенсаваць бягучы рост выкідаў вугляроду ў атмасферу і спрыяць задавальненню клімат мэта). Аднак ўзаемадзеянне фактараў, якія ўплываюць на адлоў расліннага паходжання арганічны рэчыва ў глебе не вельмі добра вывучана.
Што ўплывае на замацаванне вугляроду ў глебе
Новае даследаванне пралівае святло на тое, што вызначае, ці раслінны арганічны рэчыва будзе захоплена, калі яно трапляе ў глебу, ці яно ў канчатковым выніку будзе карміць мікробы і вяртаць вуглярод у атмасферу ў выглядзе 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.
Гэтыя новыя высновы пра тое, як арганічны біямалекулы вугляроду, якія звязваюцца з гліністымі мінераламі ў глебе, могуць дапамагчы змяніць хімічны склад глебы такім чынам, каб спрыяць захопу вугляроду, такім чынам, адкрываючы шлях для рашэнняў на аснове глебы для змены клімату.
***
Спасылкі:
- 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
- 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
- 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
***
