octombrie 8, 2024

Obiectiv Jurnalul de Tulcea – Citeste ce vrei sa afli

Informații despre România. Selectați subiectele despre care doriți să aflați mai multe

Microbii necunoscuți pot fi un semnal de avertizare timpurie a unui punct de răsturnare climatică

Microbii necunoscuți pot fi un semnal de avertizare timpurie a unui punct de răsturnare climatică

Găsite în lacuri și râuri din întreaga lume, creaturi unicelulare ca acestea Paramecium bursaria Poate să mănânce și să fotosintetizeze. Microbii ca aceștia joacă un rol dublu în schimbările climatice, eliberând sau absorbind dioxid de carbon – gazul cu efect de seră care captează căldura, care este principalul motor al încălzirii – în funcție de faptul că adoptă un stil de viață asemănător animalelor sau plantelor. Credit: Daniel J. Wieczynski, Universitatea Duke

Creșterea nivelului de căldură ar putea împinge planctonul oceanic și alte organisme unicelulare spre pragul de carbon, ceea ce ar putea exacerba încălzirea globală. Cu toate acestea, studii recente sugerează că ar putea fi posibil să se identifice semne de avertizare timpurie înainte ca aceste organisme să atingă acel punct critic.

Un grup de oameni de știință care efectuează cercetări asupra unei clase de microbi răspândite, dar adesea trecute cu vederea, a descoperit o buclă de feedback climatic care poate crește încălzirea globală. Cu toate acestea, această constatare vine cu un avantaj: poate fi și un semnal de avertizare timpurie.

Folosind simulări pe computer, cercetătorii de la Universitatea Duke și de la Universitatea din California, Santa Barbara, au arătat că marea majoritate a planctonului oceanic global, împreună cu multe organisme unicelulare care locuiesc în lacuri, turbării și alte ecosisteme, ar putea ajunge la un nivel maxim. punct. Aici, în loc să absoarbă dioxidul de carbon, încep să facă opusul. Această schimbare este rezultatul modului în care metabolismul dumneavoastră răspunde la încălzire.

Deoarece dioxidul de carbon este un gaz cu efect de seră, acesta, la rândul său, poate duce la creșterea temperaturilor – o buclă de feedback pozitiv care poate duce la schimbări rapide, unde cantități mici de încălzire au un impact mare.

Dar, monitorizându-le cu atenție abundența, este posibil să putem anticipa punctul de vârf înainte de a ajunge aici, spun cercetătorii într-un studiu publicat la 1 iunie în revista Nature. ecologie funcţională.

În noul studiu, cercetătorii s-au concentrat pe un grup de microorganisme numite mixotrofe, numite astfel deoarece amestecă două moduri de metabolism: pot fotosintetiza ca o plantă sau pot vâna hrană ca un animal, în funcție de condiții.

„Ei sunt ca[{” attribute=””>Venus fly traps of the microbial world,” said first author Daniel Wieczynski, a postdoctoral associate at Duke.

During photosynthesis, they soak up carbon dioxide, a heat-trapping greenhouse gas. And when they eat, they release carbon dioxide. These versatile organisms aren’t considered in most models of global warming, yet they play an important role in regulating climate, said senior author Jean P. Gibert of Duke.

Most of the plankton in the ocean — things like diatoms, dinoflagellates — are mixotrophs. They’re also common in lakes, peatlands, in damp soils, and beneath fallen leaves.

“If you were to go to the nearest pond or lake and scoop a cup of water and put it under a microscope, you’d likely find thousands or even millions of mixotrophic microbes swimming around,” Wieczynski said.

“Because mixotrophs can both capture and emit carbon dioxide, they’re like ‘switches’ that could either help reduce climate change or make it worse,” said co-author Holly Moeller, an assistant professor at the University of California, Santa Barbara.

To understand how these impacts might scale up, the researchers developed a mathematical model to predict how mixotrophs might shift between different modes of metabolism as the climate continues to warm.

The researchers ran their models using a 4-degree span of temperatures, from 19 to 23 degrees Celsius (66-73 degrees Fahrenheit). Global temperatures are likely to surge 1.5 degrees Celsius above pre-industrial levels within the next five years, and are on pace to breach 2 to 4 degrees before the end of this century.

The analysis showed that the warmer it gets, the more mixotrophs rely on eating food rather than making their own via photosynthesis. As they do, they shift the balance between carbon in and carbon out.

The models suggest that, eventually, we could see these microbes reach a tipping point — a threshold beyond which they suddenly flip from carbon sink to carbon source, having a net warming effect instead of a cooling one.

This tipping point is hard to undo. Once they cross that threshold, it would take significant cooling — more than one degree Celsius — to restore their cooling effects, the findings suggest.

But it’s not all bad news, the researchers said. Their results also suggest that it may be possible to spot these shifts in advance, if we watch out for changes in mixotroph abundance over time.

“Right before a tipping point, their abundances suddenly start to fluctuate wildly,” Wieczynski said. “If you went out in nature and you saw a sudden change from relatively steady abundances to rapid fluctuations, you would know it’s coming.”

Whether the early warning signal is detectable, however, may depend on another key factor revealed by the study: nutrient pollution.

Discharges from wastewater treatment facilities and runoff from farms and lawns laced with chemical fertilizers and animal waste can send nutrients like nitrate and phosphate into lakes and streams and coastal waters.

When Wieczynski and his colleagues included higher amounts of such nutrients in their models, they found that the range of temperatures over which the telltale fluctuations occur starts to shrink until eventually the signal disappears and the tipping point arrives with no apparent warning.

The predictions of the model still need to be verified with real-world observations, but they “highlight the value of investing in early detection,” Moeller said.

“Tipping points can be short-lived, and thus hard to catch,” Gibert said. “This paper provides us with a search image, something to look out for, and makes those tipping points — as fleeting as they may be — more likely to be found.”

Reference: “Mixotrophic microbes create carbon tipping points under warming” by Daniel J. Wieczynski, Holly V. Moeller and Jean P. Gibert, 31 May 2023, Functional Ecology.
DOI: 10.1111/1365-2435.14350

The study was funded by the Simons Foundation, the National Science Foundation, and the U.S. Department of Energy.

READ  O oportunitate fără precedent de a investiga următorul vizitator interstelar cu telescopul spațial Webb