Tila na sa wakas ay may isang remedyo na, bukod sa pagiging epektibo, talagang talagang kawili-wili. Ito ay tungkol sa a microbe mula sa pagkakasunud-sunod ng Methanosarcinales na natagpuan ng isang pangkat ng mga mananaliksik mula sa RadBoud University, sa Netherlands, at ng Max Planck Institute para sa Marine Microbiology sa Bremen, Alemanya, na naghanda ng isang pag-aaral na na-publish sa journal na Procedings ng Pambansang Akademya ng Agham.
Ang isang napaka-kagiliw-giliw na paghahanap na maaaring kumatawan, nang walang alinlangan, bago at pagkatapos ng paglaban sa mga kahihinatnan na maaaring magdala ng pag-init ng mundo.
Naghinala na ang mga mananaliksik na mayroong isang microbe na maaaring kumain, hindi lamang methane, kundi pati na rin ng bakal, ngunit hanggang ngayon hindi nila ito nahanap. Sa kasamaang palad, natuklasan nila ang isang arko na gumagamit ng iron upang gawing carbon dioxide ang methane. Sa paggawa nito, binabawasan nito ang dami ng iron na magagamit sa iba pang bacteria, sa gayon ay nagpapasimula ng energy cascade na nakakaimpluwensya sa iron-methane cycle at methane emissions. Higit pa rito, ang pagtuklas na ito ay bahagi ng isang konteksto ng patuloy na pananaliksik sa ugnayan sa pagitan ng fungi at global warming.
At tulad ng kung ito ay hindi sapat, ang archaea na ito ay maaaring i-convert ang nitrate sa ammonium, na kung saan ay ang pagkain ng anamnox bacteria, na gawing nitrogen ang ammonia... Nang hindi gumagamit ng oxygen! Lalo na nauugnay ito para sa paggamot ng wastewater, tulad ng pag-highlight ni Boran Kartal, isang microbiologist sa Max Planck Institute, na nagdagdag:
"Ang isang bioreactor na naglalaman ng anaerobic methane at ammonium-oxidizing microorganisms ay maaaring gamitin upang sabay na i-convert ang ammonium, methane, at oxidized nitrogen sa wastewater sa nitrogen gas at carbon dioxide, na may mas mababang potensyal na global warming."
Kahit na alam nila ang pagkakaroon ng mga iron-dependent methane oxidizer na ito, hindi nila nagawang ihiwalay ang mga ito. Gayunpaman, nakuha nila ang mga ito sa kanilang sariling koleksyon ng sample, at ngayon ay maaari silang magamit upang pigilan ang global warming.
Ang mga mikrobyo ay kumakatawan sa isang mahalagang mapagkukunan sa paglaban sa pagbabago ng klima at global warming. Kasama ang kanyang kakayahang mag-metabolize ng iba't ibang mga compound, kabilang ang mga greenhouse gas, ang mga mikroorganismo na ito ay lumilitaw bilang mahahalagang kaalyado sa pagpapagaan ng mga mapaminsalang emisyon.
Ang mahalagang papel ng microbes sa pagkuha ng carbon
Habang sinusubukan ng mga tao na labanan ang mga epekto ng pagbabago ng klima, maaaring oras na upang buksan ang mga mikrobyo bilang ating mahalagang solusyon sa global warming. Ang mga mikrobyo ay responsable para sa maraming makasaysayang pagbabago sa kapaligiran na humubog sa Earth. Ang mga maliliit na generator ng buhay na ito ay nakaligtas sa loob ng bilyun-bilyong taon, at ang pananaliksik sa hinaharap ay maaaring magkaroon ng mga sagot na matagal na nating hinahanap. Bilang karagdagan, ang pag-aaral ng epekto ng climate change sa microbes nagiging mas may kaugnayan.
Ang mga mikrobyo, kabilang ang bakterya at fungi, ay mahalaga sa pagpapanatili ng a malusog na lupa at labanan ang pagbabago ng klima. Ang isang pangunahing elemento sa kontekstong ito ay ang pagsamsam ng carbon. Ang mga mikrobyo sa lupa ay mahalaga para sa carbon sequestration. Ang ilang bakterya at algae ay nagko-convert ng carbon dioxide sa organikong bagay, na pagkatapos ay iniimbak sa lupa. Nakakatulong ito na alisin ang labis na carbon dioxide sa atmospera, na nagpapagaan sa mga epekto ng global warming.
Ang ilan sa mga pangunahing microbes sa lupa na kasangkot sa carbon sequestration ay:
- Mycorrhizal fungi: Ang mga fungi na ito ay bumubuo ng mutualistic na relasyon sa mga ugat ng halaman, na tumutulong sa kanila na sumipsip ng mga sustansya at tubig mula sa lupa. May papel din sila papel sa carbon sequestration sa pamamagitan ng pagtaas ng dami ng carbon na nakaimbak sa lupa.
- Actinobacteria: Ang mga bakteryang ito ay kilala na nabubulok ang mga basura ng halaman at iba pang organikong bagay, na naglalabas carbon dioxide sa proseso. May papel din sila sa carbon sequestration sa pamamagitan ng paggawa ng mga organic compound na tumutulong sa pagpapatatag ng organikong bagay sa lupa.
- Rhizobia: Ang mga bakteryang ito ay bumubuo ng mga symbiotic na relasyon sa mga legume, nag-aayos ng nitrogen mula sa hangin at ginagawa itong magagamit sa halaman. Nakakatulong din ang prosesong ito upang madagdagan ang dami ng carbon na nakaimbak sa lupa.
- Arbuscular mycorrhizal fungi: Ang mga fungi na ito ay bumubuo ng mga symbiotic na relasyon sa isang malawak na hanay ng mga species ng halaman at gumaganap ng isang mahalagang papel sa carbon sequestration sa pamamagitan ng pagtaas ng dami ng carbon na nakaimbak sa lupa.
- Proteobacteria: Ang mga bakteryang ito ay nabubulok ang mga basura ng halaman at iba pang organikong bagay, na naglalabas ng carbon dioxide. Gayunpaman, maaari rin silang gumanap ng isang papel papel sa carbon sequestration sa pamamagitan ng paggawa ng mga compound na tumutulong sa pagpapatatag ng organikong bagay sa lupa.
Microbes at ang nitrogen cycle
Ang nitrogen ay isang mahalagang sustansya para sa paglago ng halaman, ngunit dapat itong nasa tamang anyo para magamit ito ng mga halaman. Mga mikrobyo sa lupa gumaganap ng isang pangunahing papel sa siklo ng nutrisyon. Nabubulok nila ang mga organikong bagay, tulad ng mga patay na halaman at hayop, at naglalabas ng mahahalagang sustansya sa lupa. Ang mga halaman ay maaaring sumipsip ng mga sustansyang ito at gamitin ang mga ito para sa kanilang paglaki at pag-unlad.
Halimbawa, ang nitrogen-fixing bacteria, gaya ng Rhizobium, i-convert ang atmospheric nitrogen sa isang form na magagamit ng mga halaman, tulad ng ammonia o nitrite. Ang prosesong ito, na tinatawag na nitrogen fixation, ay mahalaga para sa paglago ng maraming halaman, dahil ang nitrogen ay isang kritikal na bahagi ng mga protina at iba pang mga cellular na istruktura. Ang pakikipag-ugnayan ng mga mikrobyo sa nitrogen cycle ay napakahalaga para sa kalusugan ng lupa at ecosystem.
Ito ang ilan sa mga pangunahing microbes na kasangkot sa nitrogen cycle:
- Nitrogen-fixing bacteria: Ang mga bacteria na ito, tulad ng Rhizobia y Azotobacter, ay maaaring mag-convert ng atmospheric nitrogen sa isang form na magagamit ng mga halaman. Ang prosesong ito, na tinatawag na nitrogen fixation, ay mahalaga para sa paglago ng halaman at kalusugan ng ecosystem.
- Ammonia-oxidizing bacteria: Ang mga bacteria na ito, tulad ng Nitrosomonas y Nitrosococcus, i-convert ang ammonia sa nitrite, na isang intermediate form ng nitrogen.
- Nitrite-oxidizing bacteria: Ang mga bacteria na ito, tulad ng nitrobacta, i-convert ang nitrite sa nitrate, na isa pang intermediate form ng nitrogen.
- Denitrifying bacteria: Ang mga bacteria na ito, tulad ng Pseudomonas y Paracoccus, binabago nila ang nitrate pabalik sa nitrogen gas, na inilabas sa atmospera.
Microbes at paglago ng halaman
Ang mga mikrobyo sa lupa ay may pangunahing papel sa paglago ng halaman. Nabubulok nila ang mga organikong bagay, magbigay ng sustansya, itaguyod ang pag-unlad ng ugat at protektahan laban sa mga sakit. Ang iba pang mga mikrobyo at fungi ay tumutulong sa pagbagsak ng mga kumplikadong organikong molekula, tulad ng selulusa at lignin, sa mas simpleng mga compound na magagamit ng mga halaman. Ang prosesong ito, na kilala bilang agnas, ay nagbabalik ng iba't ibang nutrients sa lupa, tulad ng carbon, nitrogen, phosphorus at sulfur. Ang mga mikrobyo sa lupa ay gumagawa din ng marami Bitamina at iba pang mga compound na nagtataguyod ng paglaki at nasisipsip ng mga halaman. Halimbawa, ang bakterya sa lupa ay gumagawa ng bitamina B12, na mahalaga para sa paglago at pag-unlad ng halaman.
Ang ilang microbes sa lupa, tulad ng mycorrhizal fungi, ay bumubuo ng mga symbiotic na relasyon sa mga ugat ng halaman. Ang mga mushroom na ito ay nakakatulong upang mapabuti ang pagsipsip ng tubig at mga sustansya sa pamamagitan ng mga ugat ng mga halaman, na nagtataguyod ng kanilang paglaki at pag-unlad. Makakatulong din ang mga mikrobyo sa lupa na protektahan ang mga halaman mula sa sakit. Halimbawa, ang ilang bakterya ay gumagawa ng mga antibiotic na maaaring pumatay o makapigil sa paglaki ng mga pathogenic microbes, tulad ng bacteria at fungi, na nagdudulot ng mga sakit sa halaman. Ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga mikrobyo at halaman ay isang mahalagang kadahilanan para sa pagpapanatili ng agrikultura.
Ang siklo ng nutrisyon at kahalagahan nito
Ang nutrient cycle ay nakakatulong sa lupa. Bilang karagdagan sa nitrogen, ang mga mikrobyo sa lupa ay tumutulong sa pag-ikot ng iba pang mga sustansya. mahahalagang nutrients, tulad ng phosphorus at potassium, na ginagawa itong magagamit para sa paglaki ng halaman. Ang prosesong ito, na kilala bilang nutrient cycling, ay nakakatulong na mapanatili ang kalusugan at pagkamayabong ng lupa.
Ito ang ilan sa mga pangunahing microbes na kasangkot sa nutrient cycling:
- Mga decomposer: Ang mga mikrobyo na ito, tulad ng fungi at bacteria, ay nabubulok ang mga patay na organikong bagay at nire-recycle ang mga sustansya nito pabalik sa lupa.
- Phosphorus-solubilizing bacteria: Ang mga bacteria na ito, tulad ng Bacillus y Pseudomonas, ay maaaring mag-recycle ng phosphorus mula sa mga hindi matutunaw na mapagkukunan, na ginagawa itong magagamit sa mga halaman at iba pang mga organismo.
- Sulfur-oxidizing bacteria: Ang mga bacteria na ito, tulad ng Thiobacillus y Beggiatoa, gumaganap ng mahalagang papel sa sulfur cycle sa pamamagitan ng pag-oxidize ng sulfur compound, na ginagawang available ang sulfur sa ibang mga organismo sa ecosystem.
Pagbabawas ng polusyon sa lupa
Ang mga mikrobyo sa lupa ay maaaring mabawasan ang iyong karumihan. Maraming mga prosesong pang-industriya at mga produkto ng consumer ang naglalabas ng mga mapanganib na kemikal sa kapaligiran, na nagpaparumi sa lupa. Ngunit maaaring sirain ng ilang mikrobyo sa lupa ang mga kontaminant na ito, na tumutulong sa paglilinis ng kontaminadong lupa at protektahan ang ecosystem. Mahalaga rin na isaalang-alang kung paano nakakaapekto ang polusyon sa mga natural na biogeochemical cycle.
Kapag nabubulok ang basura, naglalabas ito ng methane, isa pang makapangyarihang greenhouse gas. Ang methane ay isang malakas na greenhouse gas na nag-aambag sa global warming at maaaring negatibong makaapekto sa mga pagsisikap sa pagkuha ng carbon.
Ang ilang microbes, partikular na ang ilang uri ng archaea at bacteria, ay kasangkot sa paggawa ng methane. Ang isang halimbawa nito ay methanogenic archaea. Ang mga mikrobyo na ito ay responsable para sa karamihan ng produksyon ng methane sa anaerobic na kapaligiran, tulad ng mga basang lupa, palayan, at digestive tract ng mga ruminant. Gumagawa sila ng methane bilang isang byproduct ng kanilang mga metabolic na aktibidad, na kinabibilangan ng agnas ng organikong bagay. Kaya, nagiging makabuluhan ang pag-iimbestiga kung paano nakakaapekto ang polusyon sa mga biogeochemical cycle ng Earth.
Ang paggawa ng methane ng mga microbes na ito ay maaaring maglabas ng malaking halaga ng gas sa atmospera, na maaaring negatibong makaapekto sa klima at pagsusumikap sa carbon sequestration. Gayunpaman, mahalagang tandaan na hindi lahat ng microbes na kasangkot sa paggawa ng methane ay nakakapinsala. Ang ilang mga mikrobyo, tulad ng mga kasangkot sa paggawa ng biogas, ay maaaring gamitin upang makagawa ng renewable energy habang binabawasan ang mga greenhouse gas emissions.
Microbiome at kalusugan ng lupa
Ang isang malusog na microbiome sa lupa ay mahalaga para sa pagpapanatili ng kalusugan ng lupa at pagtataguyod ng napapanatiling agrikultura. Ang mga mikrobyo ay may mahalagang papel sa kalusugan ng microbiome ng lupa sa maraming paraan:
- Agnas: Ang mga mikrobyo, tulad ng fungi at bacteria, ay nabubulok ang mga patay na organikong bagay at nagre-recycle ng mga sustansya nito pabalik sa lupa, na sumusuporta sa paglaki ng mga halaman at iba pang mga organismo.
- Siklo ng nutrisyon: Ang mga mikrobyo ay may mahalagang papel sa pagbibisikleta ng mga mahahalagang elemento, tulad ng carbon, nitrogen, phosphorus, at sulfur, sa pamamagitan ng ecosystem. Nakakatulong ito na mapanatili ang balanse ng mga sustansya sa lupa at ginagawa itong magagamit sa mga halaman at iba pang mga organismo.
- Istraktura ng lupa: Ang mga mikrobyo, tulad ng mycorrhizal fungi, ay maaaring makatulong na mapabuti ang istraktura ng lupa sa pamamagitan ng pagbuo ng mga network ng hyphae na nagbubuklod sa mga particle ng lupa. Makakatulong ito sa mapabuti ang pagpapanatili ng tubig, bawasan ang pagguho at pataasin ang pangkalahatang kalusugan ng lupa.
- Pagpigil sa sakit: Ang mga mikrobyo ay maaaring makatulong na sugpuin ang mga sakit ng halaman sa pamamagitan ng pakikipagkumpitensya sa mga pathogen para sa mga mapagkukunan, paggawa ng mga antibiotic, at pagtataguyod ng malusog na paglaki ng ugat.
- Pagkontrol ng peste: Ang mga mikrobyo ay maaaring gumanap ng isang papel sa pagkontrol ng peste sa pamamagitan ng paggawa ng mga lason na nakakalason sa mga insekto at iba pang mga peste at sa pamamagitan ng pagtataguyod ng paglaki ng mga halamang lumalaban sa peste.
Ang pagsusuri sa biyolohikal ng lupa ay mahalaga upang maunawaan ang kalusugan ng lupa at ang papel ng microbiome sa produksyon ng pananim. Nag-aalok ang Biome Makers ng biological soil analysis na tinatawag na BeCrop Test. Praktikal ang BeCrop Test para sa mga magsasaka dahil ang pagsusuri sa biyolohikal na lupa na ito ay nagpapakita ng mga naka-block na nutrient pathway, microbial diversity, ang ugnayan sa pagitan ng fungi at bacteria, pagtukoy sa panganib ng sakit, at produksyon ng hormone at stress adaptation. Sa data na ito, maaaring mag-apply ang mga magsasaka mga pataba o biological na produkto mas tumpak upang masuri ang mga partikular na problema, makatipid ng oras at pera at pagtaas ng ani at kalidad ng pananim.
Mga mikrobyo at sakit
Ang paghahatid at pagkalat ng mga pathogenic microorganism, ang kanilang replikasyon rate at kaligtasan ng buhay sa kapaligiran, ay lubos na naiimpluwensyahan ng pag-ulan, relatibong halumigmig, temperatura, kaasinan, at hangin. Ang pagbabago ng klima ay maaari ding makaapekto sa paglitaw at pagkalat ng Nakakahawang sakit kapwa sa marine at terrestrial na kapaligiran. Maaari rin itong maimpluwensyahan ang kalusugan ng mga ecosystem, isang aspeto na nararapat pansin, lalo na sa konteksto ng epekto ng global warming sa kalusugan.
Halimbawa, may ugnayan sa pagitan ng tumataas na temperatura sa ibabaw ng dagat at mga sakit sa coral: ang pag-init ng karagatan ay maaaring magbago ng microbiota ng coral, na nag-aambag sa paglitaw ng ilang mga sakit. Ang pag-aasido ng karagatan ay maaaring magdulot ng pagkasira ng tissue sa isda, pagpapahina ng kanilang immune system at paghikayat sa pagsalakay ng mga pathogen bacteria. May katulad na nangyayari sa mga amphibian kapag tumaas ang temperatura. Sa antas ng terrestrial, maraming mga pathogen ng halaman at pananim ang sensitibo sa mga pagbabago sa temperatura at naiimpluwensyahan ng klima.
Ang pagtaas ng resistensya sa antibiotic sa ilang mga pathogen ng tao ay naiugnay din sa pagbabago ng klima. Iminungkahi na ang pagtaas ng temperatura ay maaaring pabor sa pahalang na paglipat ng mga gene ng paglaban at pagtaas ng rate ng paglago ng pathogen. Ang mga pathogen na dala ng vector, tulad ng mga lamok at garapata, na nakukuha sa pamamagitan ng pagkain, hangin, o tubig ay maaaring partikular na madaling kapitan sa mga epekto ng pagbabago ng klima.
Mga pagbabago sa microbial biotechnology
Ang microbial biotechnology ay maaaring magbigay ng mga makabagong solusyon para sa mas napapanatiling pag-unlad. Ang pananaliksik ay isinasagawa upang manipulahin ng genetically ang mga microorganism upang mapataas ang kanilang kakayahang bawasan ang N.2O kay N2 atmospheric, upang neutralisahin ang mga emisyon ng gas na ito; Manipulahin ang rumen microbiota upang mabawasan ang produksyon ng CH4; gumamit ng mga mikroorganismo upang makagawa ng mga biofuel at bawasan ang paggamit ng mga fossil fuel; o ang kamakailang pagbabago ng isang bacterium upang ubusin ang CO2.
Walang alinlangan na ang pagbabago ng klima ay maaaring makaapekto sa bilis ng pagbabago ng mga mikrobyo ng nitrogen at iba pang biogeochemical cycle. Samakatuwid, napakahalagang maunawaan ang epekto ng mga microorganism sa mga ecosystem at kung paano ito, sa turn, ay apektado ng pagbabago ng klima.
Sa paglipas ng mga taon, ipinakita ng pananaliksik na ang mga mikroorganismo na ito ay mahalaga hindi lamang para sa kalusugan ng lupa at agrikultura, kundi pati na rin para sa pandaigdigang kalusugan ng planeta, kumikilos bilang mga regulator ng klima at gumagana bilang natural na mga filter para sa mga greenhouse gas.
