Nevidljivi stanovnici kore drveća: kako mikrobi menjaju put metana

Zašto baš metan?

Metan, CH₄, nastaje prirodno, između ostalog, kada mikroorganizmi razgrađuju organsku materiju u sredini siromašnoj kiseonikom, kakva može biti natopljeno zemljište. Ljudi ga dodatno oslobađaju eksploatacijom nafte, gasa i uglja, stočarstvom, otpadom i drugim delatnostima. Molekul metana u atmosferi ostaje kraće od molekula ugljen-dioksida, ali snažno apsorbuje infracrveno zračenje. Zato je važno razumeti i izvore metana i procese koji ga uklanjaju.

Drvo u močvari ne mora samo da prima ugljen-dioksid i oslobađa kiseonik. Gasovi iz tla mogu prolaziti kroz njegove unutrašnje prostore i izaći kroz stablo. Merenje samo na površini zemljišta tada ne pokazuje celu sliku: deo metana „obilazi“ površinu tla i pojavljuje se na kori. Ranija merenja na melaleuki, takozvanom papirnom drvetu, pokazala su da metana iz stabla izlazi manje nego što u njega ulazi iz zemljišta. To je bio važan trag da se nešto dešava na putu ka atmosferi.

Kora nije mrtav omotač

Na površini i u pukotinama kore ima vlage, hranljivih materija i sićušnih prostora sa različitom količinom kiseonika. U takvom mozaiku mogu živeti bakterije i drugi mikroorganizmi. Neki metanotrofi koriste metan kao izvor ugljenika i energije. Drugi mikrobi mogu koristiti vodonik ili ugljen-monoksid. Zajedno čine mikrobiom kore, ali on nije isti na svakoj vrsti drveta, niti čak na svakom delu istog stabla.

Istraživači sa univerziteta Monash i Southern Cross analizirali su koru osam čestih australijskih vrsta drveća. Jedan deo posla bio je čitanje DNK iz uzoraka, metodom metagenomike. Tako su tragali za genima mikroba i enzimima povezanim sa korišćenjem pojedinih gasova. Takav nalaz govori šta zajednica može da radi, ali sam po sebi ne dokazuje da to zaista radi u šumi. Zato su potrebna i merenja potrošnje gasova.

U laboratorijskim ogledima sa uzorcima kore tim je pratio kako se koncentracije metana, vodonika i ugljen-monoksida menjaju. Kada je kiseonik bio dostupan, zajednice su trošile te gasove. Istraživači su zatim merili razmenu gasova na živim stablima u prirodnim uslovima. Kombinacija gena, eksperimenata i terenskih merenja jača zaključak da mikrobi na kori nisu samo slučajni „putnici“ nego aktivni učesnici ciklusa gasova.

Isti ekosistem može i da troši i da proizvodi gas

Ovo je deo priče koji se lako izgubi u kratkom naslovu. U ogledima je, kada kiseonika nije bilo, proizvodnja nekih od istih gasova mogla da preovlada. U kori mogu koegzistirati mikrobi koji troše metan i mikrobi koji ga stvaraju. Konačan tok gasa zavisi od toga koliko metana stiže iz zemljišta, koliko kiseonika ulazi u koru, kakva je vlažnost, temperatura i sastav mikrobne zajednice. Zato nije tačno reći da „svako drvo upija metan“ u svakom trenutku.

Zamislimo vlažno stablo posle kiše. Voda može popuniti sitne šupljine i otežati prolaz kiseonika. Na drugom mestu, suva i propusnija kora može imati drugačije uslove. Čak i ako se na jednom delu stabla metan troši, na drugom može izlaziti u vazduh. Naučnici zato razlikuju bruto procese — koliko se gasa stvara i koliko se troši — od neto toka koji bi instrument zabeležio na površini.

Šta vodonik i ugljen-monoksid imaju sa klimom?

Metan je gas sa neposrednim efektom staklene bašte. Vodonik i ugljen-monoksid u ovom kontekstu deluju uglavnom posredno. U atmosferi učestvuju u hemijskim reakcijama koje utiču na raspoloživost hidroksilnih radikala, čestica koje pomažu razlaganje metana. Ako tih radikala ostane manje za metan, on može duže opstati. Zbog toga merenje samo metana ne obuhvata celu klimatsku ulogu mikroba sa kore. Ipak, veličina indirektnog efekta u globalnim razmerama zahteva posebne procene i ne može se izvesti iz jedne fotografije šume ili jednog lokalnog merenja.

Popularni prikazi istraživanja navode veoma velike procene ukupne površine kore svih stabala i mogućeg godišnjeg uklanjanja metana. Takve brojke su zanimljive, ali su ekstrapolacije: naučnici moraju pretpostaviti koliki su površina kore, aktivnost mikroba i uslovi u različitim šumama. Studija osam australijskih vrsta ne daje gotovu univerzalnu vrednost za svaku šumu na planeti. Za pouzdaniju procenu potrebni su podaci iz tropskih, umerenih, sušnih i hladnih oblasti, tokom različitih godišnjih doba.

Da li ovo menja način pošumljavanja?

Moguće je da će se jednog dana, uz rast, otpornost, potrošnju vode i ulogu drveta u ekosistemu, razmatrati i osobine mikrobioma kore. Autori istraživanja vide tu mogućnost. Međutim, iz sadašnjih podataka ne sledi jednostavno pravilo „sadite vrstu koja jede najviše metana“. Na jednom mestu ista vrsta može imati drugačiju zajednicu mikroba; u močvarama se može javiti i snažno ispuštanje metana iz tla. Pošumljavanje mora imati smisla za lokalni ekosistem, biodiverzitet i ljude koji u njemu žive.

Otkriće takođe ne umanjuje značaj smanjenja emisija iz fosilnih goriva, stočarstva i otpada. Mikrobi kore možda ublažavaju deo gasova, ali nisu zamena za sprečavanje njihovog stvaranja. Njihova prava vrednost za nauku jeste što otvaraju pitanje koje smo dugo previđali: šta se događa na samom putu gasa od tla do vazduha?

Kako bi učenici mogli da razmišljaju kao istraživači?

Naizgled jednostavno pitanje glasi: „Da li stablo upija ili ispušta metan?“ Da bismo odgovorili, morali bismo meriti gas na više visina i tokom više dana, uz vlažnost, temperaturu i kiseonik. Potom bi trebalo uporediti različite vrste i kontrolne uzorke, kao i gene mikroba sa stvarnom potrošnjom gasova. Tako nastaje pouzdanija slika: ne iz jednog iznenađujućeg podatka, već iz nekoliko nezavisnih vrsta dokaza.