میکروب‌های خاک پاسخ معمای آب و هوایی

اقلیم شناسان که با مشکل حجم انبوه کربن بین خاک و هوا دست به گریبان هستند، ممکن است از این پس، درباره نقشی که میکروب‌های خاک - کوچک ترین ساکنان کره زمین- بازی می‌کنند، عمیق‌تر فکر کنند .

به گزارش ایانا از پایگاه اینترنتی مطالعات زیست محیطی " Environmental Reaserch " یک گروه تحقیقاتی به تازگی دریافتند که میکروب‌های خاک می‌توانند باعث شوند رنگ خاک مناطق لم‌یزرع روشن شود و این امر موجب می‌شود نور بیشتری بازتاب یابد و انرژی تابشی بیشتری به فضا بازگردد .

در تحقیق دیگری، منبع غیر منتظره‌ای از کربن اتمسفری کشف شد: 17 درصد از کربن خاک که از دشت‌های سیلابی به جو وارد می‌شود از میکروارگانیسم‌هایی در عمق بیش از دو متر منشا می‌گیرد .

گروه سوم محققان دریافتند که باکتری‌های خاک می‌توانند به گیاهان کمک کنند که از خشکسالی جان سالم به در ببرند و باعث افزایش محصول ذرت در مناطق خشکی مثل آریزونا و دره نیل شوند .

انواع میکروب‌های خاک

هر سه تحقیق فوق در واقع گزارش‌هایی از یک حوزه جدید هستند. تقریبا ناشناخته‌ترین اکوسیستم روی کره زمین زیر پای ماست: در واقع حجمی به اندازه یک انگشت خاک، زیستگاه صدها گونه میکروب است و تعداد آنها در این حجم، به چند میلیارد می‌رسد .

اینکه این موجودات چه می‌کنند و چگونه با یکدیگر تعامل می‌کنند هنوز معمایی است که باید حل شود. بنابراین در تمام این موارد، هنوز تحقیقات ناقص است. اما هر یک از این مطالعات جنبه تازه‌ای از تعامل بین گیاهان، جو و سطح زمین را نشان می‌دهد که واسطه همه این تعاملات میکروب‌ها هستند .

سرزمین‌های خشک 40 درصد از سطح زمین را تشکیل می‌دهند. این مناطق لم‌یزرع ممکن است مرده به نظر برسند اما سطح بیابان‌ها با ترکیبی از خزه‌ها و گلسنگ‌ها و سیانوباکتری‌ها که یک لایه زیستی خاکی را تشکیل می‌دهند، زنده است .

دانشمندان در مرکز تحقیقات زمین شناسی آمریکا در مجله گزارش‌های علمی نوشته‌اند که چند متر مربع از این لایه زیستی را در فلات کلرادو ارزیابی و با سطوح مختلف گرما و بارندگی مورد آزمایش قرار داده‌اند .

آنها پاسخ لایه‌های زیستی را بررسی کرده و نیز محاسبه کردند که چه میزان از انرژی خورشیدی را به جو بازتاب می‌دهند . دانشمندان هواشناس این پدیده را که در الگوهای هواشناسی نقش مهمی ایفا می‌کنند، "اثر آلبدو" نام گذاشته‌اند .

ترکیب گرما و آب بیشتر، سطوح تاریک را به خاک روشن‌تر تبدیل کرد که می‌تواند برای کاهش گرمایش زمین موثر باشد. اما تغییر از خزه و گلسنگ به سمت سیانوباکتری‌ها که خاک را روشن‌تر ساختند، ممکن است فرسایش خاک را تشدید کند، حاصلخیزی را کاهش دهد و حذف گاز گلخانه‌ای دی اسید کربن از جو را کم کند. این اطلاعات، گام مهمی در درک آب و هواست و می‌تواند برای آینده مدل‌های هواشناسی مفید باشد .

گروه دوم در مجله " Vadose Zone Journal " گزارش داده‌اند که آنها سطح عمیق‌تری از لایه زیستی را مورد مطالعه قرار داده‌اند. محققان سه سال پیش کشف کردند که در اعماق دشت وسیع آمریکا گنجینه عظیمی از خاک باستانی غنی از کربن وجود دارد. فرض بر این بود که در حال حاضر این کربن به شیوه مطمئنی مدفون شده است .

اما تیمی از کتابخانه ملی لورنس برکلی در کالیفرنیا، جریان دی اکسید کربن را در جلگه رودخانه کلرادو را اندازه‌گیری کردند و دریافتند که تقریبا یک پنجم کربنی که وارد جو می‌شود از میکروب‌های فعال در خاک در اعماق بین 2 تا 3.5 متری ناشی می‌شود. پیش از این تحقیق، چنین مساله‌ای در مدل‌های سیستم زمین لحاظ نشده بود .

این لایه پایین‌تر از عمق ریشه‌ها و در منطقه ودوس زیر لایه سطحی خاک و بالاتر از آب‌های زیرزمینی واقع است. حتی در این منطقه به ظاهر مرده نیز میکروب‌های خاک نقش مهمی در چرخه حیات ایفا می‌کنند .

بنابر گزارش یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه آریزونای شمالی، برخی میکروب‌ها می‌توانند حتی نقش ارزشمندتری هم ایفا کنند. دانشمندان در مجله " Plant and Soil " گزارش داده‌اند که 52 مطالعه از سرتاسر جهان را بررسی کرده‌اند تا اندکی بیشتر از جادوی این میکروب‌ها سر در بیاورند .

دستکاری‌های میکروسکوپی

وقتی گیاهان مثمر، ریزوباکتری‌های - میکروب‌هایی که در ریشه گیاهان اجتماع دارند- لازم برای رشد را در اختیار داشته باشند، در شرایط کم آبی، محصول سبزیجات و میوه‌جات بین 20 تا 45 درصد در مقایسه با گیاهان خوب آبیاری شده، افزایش می‌یابد. بنابراین با کمک دست‌کاری میکروسکوپی، گیاهانی که بر سر آب می‌جنگیدند عملکرد بهتری نسبت به گیاهانی داشتند که آب فراوان دریافت می‌کردند .

واقعا غیرمنتظره است. اینکه گیاهان برای تغذیه و حفاظت از آفات، وابسته به میکروب‌های خاک هستند، به خوبی ثابت شده است. اما تحقیقات اخیر نشان می‌دهد که برخی میکروب‌های خاک، در زمانی که گیاه تحت فشار کم آبی است، تاثیر مهمی بر باردهی گیاه دارند .

اینکه چگونه این ریزوباکتری‌ها این نقش سودمند را برای گیاهان میزبان خود ایفا می‌کنند، هنوز معمایی است که باید با آزمایش‌های متعدد اثبات شود .

اما بر اساس برآورد سازمان ملل، سالانه 12 میلیون هکتار از زمین‌های حاصلخیز جهان بر اثر خشکسالی از بین می‌رود. بنابر این کشف اخیر برای کشاورزان فعال در مناطق خشک، در شرایط کنونی که تغییرات آب و هوایی شدت یافته و جمعیت نیز در حال ازدیاد است، بسیار ارزشمند است .

این تحقیقات در حال حاضر تنها یک روزنه امید است و مطالعات بسیار بیشتری در این زمینه لازم است. اما بار دیگر به ما یادآوری می‌کند که مهم‌ترین موجودات روی کره زمین ممکن است پایمال شده‌ترین آنها یعنی ساکنان نامرئی خاک زیر پای ما باشند./

ترجمه: محسن حدادی

L-960213-03