Nevidni prebivalci drevesne skorje: kako mikrobi spreminjajo pot metana

Zakaj prav metan?

Metan, CH₄, naravno nastaja, ko mikroorganizmi razgrajujejo organsko snov v okolju z malo kisika, na primer v prepojenih tleh. Ljudje ga dodatno sproščamo pri pridobivanju fosilnih goriv, živinoreji in ravnanju z odpadki. V ozračju ostane krajši čas kot ogljikov dioksid, vendar močno absorbira infrardeče sevanje. Zato moramo razumeti tako vire metana kot procese, ki ga odstranjujejo.

Drevo v mokrišču ne sprejema zgolj ogljikovega dioksida in oddaja kisika. Plini iz tal se lahko premikajo skozi prostore v drevesu in izstopajo skozi deblo. Merjenje samo na površini tal torej ne pokaže vsega: del metana zaobide talno površino in se pojavi na skorji. Starejše raziskave melalevke, znane kot papirnato drevo, so pokazale, da iz debla izstopi manj metana, kot ga vanj vstopi iz tal. To je bil namig, da se na poti v ozračje nekaj dogaja.

Skorja ni mrtva obloga

Na površini in v razpokah skorje so vlaga, hranila in drobni prostori z različnimi količinami kisika. V tem raznolikem okolju lahko živijo bakterije in drugi mikrobi. Nekateri metanotrofi uporabljajo metan kot vir ogljika in energije. Drugi mikrobi lahko uporabljajo vodik ali ogljikov monoksid. Skupaj tvorijo mikrobiom skorje, ki pa se razlikuje med drevesnimi vrstami in celo med deli istega debla.

Raziskovalci univerz Monash in Southern Cross so preučili skorjo osmih pogostih avstralskih vrst dreves. Del njihovega dela je bila metagenomika: branje DNK celotnih mikrobnih združb. Iskali so gene in encime, povezane z uporabo posameznih plinov. Prisotnost gena pove, kaj združba morda zmore, sama pa ne dokazuje, da to tudi počne v gozdu. Zato so bila potrebna še neposredna merjenja porabe plinov.

V laboratorijskih poskusih z vzorci skorje je skupina spremljala spremembe koncentracij metana, vodika in ogljikovega monoksida. Ko je bil kisik na voljo, so združbe te pline porabljale. Nato so raziskovalci merili izmenjavo plinov na živih drevesih v naravi. Povezava genskih podatkov, poskusov in terenskih meritev podpira sklep, da mikrobi niso le naključni potniki, ampak dejavni udeleženci kroženja plinov.

Isti ekosistem lahko plin porablja in proizvaja

Ta del zgodbe se v kratkem naslovu hitro izgubi. Ko v poskusih ni bilo kisika, je lahko prevladala proizvodnja nekaterih od istih plinov. V skorji lahko sočasno živijo mikrobi, ki metan porabljajo, in takšni, ki ga ustvarjajo. Končni tok je odvisen od količine metana iz tal, vstopa kisika, vlažnosti, temperature in sestave združbe. Zato ne drži, da »vsako drevo vedno vsrkava metan«.

Predstavljajmo si mokro deblo po dežju. Voda lahko zapolni drobne pore in oteži prehod kisika. Drugje je suha in bolj prepustna skorja v drugačnih razmerah. Na enem delu debla se metan morda porablja, na drugem uhaja v zrak. Znanstveniki zato ločujejo bruto procese, koliko plina nastane in koliko se ga porabi, od neto toka, ki ga instrument izmeri na površini. Nizka neto emisija še ne pomeni, da metan nikjer ni nastajal.

Kaj imata vodik in ogljikov monoksid s podnebjem?

Metan je toplogredni plin z neposrednim vplivom na segrevanje. Vodik in ogljikov monoksid sta v tem primeru pomembna predvsem posredno. V ozračju sodelujeta v reakcijah, ki vplivajo na količino hidroksilnih radikalov; ti pomagajo razgrajevati metan. Če jih za reakcijo z metanom ostane manj, lahko plin obstane dlje. Merjenje samo metana zato ne zajame celotne morebitne podnebne vloge mikrobov na skorji. Velikost posrednega vpliva v svetovnem merilu pa zahteva ločeno oceno; iz enega lokalnega merjenja je ne moremo izračunati.

Novice navajajo zelo velike ocene skupne površine skorje vseh dreves in metana, ki bi ga mikrobi lahko odstranili v letu. Takšne številke so zanimive, a so ekstrapolacije. Raziskovalci morajo predpostaviti, koliko skorje obstaja in kako dejavni so mikrobi v različnih gozdovih. Preučevanje osmih avstralskih vrst ne da univerzalne vrednosti za vsak gozd na Zemlji. Za boljšo oceno potrebujemo podatke iz tropskih, zmernih, suhih in hladnih območij skozi različne letne čase.

Ali to spreminja pogozdovanje?

Mogoče bomo nekoč poleg rasti, odpornosti, porabe vode in ekološke vloge drevesa upoštevali tudi njegov mikrobiom. Avtorji raziskave omenjajo takšno možnost. Toda sedanji podatki ne podpirajo preprostega pravila »sadite vrsto, ki poje največ metana«. Ista vrsta lahko v različnih krajih gosti različne mikrobe, mokrišča pa lahko iz tal sproščajo tudi veliko metana. Pogozdovanje mora ustrezati lokalnemu ekosistemu, biotski raznovrstnosti in ljudem.

Odkritje tudi ne zmanjša pomena zmanjševanja emisij fosilnih goriv, živinoreje in odpadkov. Mikrobi skorje morda ublažijo del plinov, ne morejo pa nadomestiti preprečevanja emisij. Njihova neposredna znanstvena vrednost je v novem vprašanju: kaj se dogaja na poti plina od tal do zraka?

Kako lahko dijaki razmišljajo kot raziskovalci?

Na videz preprosto vprašanje je: »Ali deblo metan vsrkava ali ga oddaja?« Za odgovor bi morali več dni meriti plin na več višinah ter hkrati spremljati vlago, temperaturo in kisik. Primerjali bi vrste dreves in kontrolne vzorce ter preverili, ali geni mikrobov ustrezajo dejanski porabi plina. Zanesljivejša slika nastane iz več neodvisnih vrst dokazov, ne iz enega presenetljivega podatka.

Pomemben bi bil tudi čas merjenja. Vroč dan, deževna noč in sušno obdobje lahko pomenijo različne razmere za mikrobe ter različno pot plina skozi drevo. Če bi merili le enkrat, bi trenutni rezultat hitro zamenjali za stalno lastnost vrste. Prav zato raziskovalci povezujejo terensko opazovanje z nadzorovanimi laboratorijskimi poskusi.