Global oppvarming tvinger jordbakterier til å gå ned i vekt

Forskere har fått ny kunnskap om de cellebiologiske konsekvensene av global oppvarming, en forståelse som har vært etterspurt i mange år.

En av jordprøvene som ble tatt under feltarbeidet.
En av jordprøvene som ble tatt under feltarbeidet. Foto: Andrea Söllinger
Portrettbilde av Stark, Charlotte
Stark, Charlotte charlotte.stark@uit.no Kommunikasjonsrådgiver
Publisert: 28.03.22 11:42 Oppdatert: 28.03.22 12:17
Arktis Naturvitenskap

Temperaturøkningen i seg selv gjør at bakteriene i jorda kan jobbe raskere og produsere mer CO2, men dette påvirker igjen jordsmonnet, som blir utarmet. Kombinasjonen av temperaturøkning og utarming tvinger frem et vekttap som kan føre til slankere og kanskje mindre bakterieceller i en varmere fremtid. 

I forskningsverden har denne nye kunnskapen stor betydning da det er første gang en ser kraftige fysiologiske reaksjoner i jordbakterier som følge av lang tids oppvarming. Jord er et stort karbonlager, og jordhelse er av kritisk betydning for verdens mulighet til å produsere nok mat. Hvordan de store mengdene bakterier i jorda reagerer på oppvarming, om de produserer mye eller lite proteiner og andre stoffer, og hvor mye CO2 de slipper ut vil være avgjørende for hvordan planter og annet liv som avhenger av jord også reagerer på oppvarming. Det vil også påvirke den globale karbonsyklusen, da store mengder CO2 vil kunne slippe ut fra jorda til atmosfæren. Det viktigste av alt med slike studier er at solid kunnskap gir oss den fordelen at vi kan tilpasse oss til fremtiden.

Største og mest naturtro forsøk

Andrea Söllinger som er postdoktor ved Institutt for arktisk og marin biologi ved UiT har undersøkt et stort forsøksområde i Hveragerði utenfor Reykjavik. Her har geotermisk energi varmet opp deler av jordsmonnet i mer enn 50 år, mens andre deler har blitt varmet siden jordskjelvet i 2008.

Masterstudent Laureen Ahlers (t.v.) som nettopp har blitt med i prosjektet, og postdoktor Andrea Söllinger.
Masterstudent Laureen Ahlers (t.v.) som nettopp har blitt med i prosjektet, og postdoktor Andrea Söllinger. Foto: Mathilde Borg Dahl

– Dette er et av de største og mest naturtro forsøkene som ser på effektene av global oppvarming på planter, jordsmonn, bakterier og annet liv, forteller Söllinger.

Fordelen med et slikt forsøk er at jordsmonnet er varmere enn områdene rundt (cirka 6 grader) men samtidig følger de naturlige årtidssvingningene. For det er jo slik at vintrene blir kaldere enn somrene også i fremtiden. I tillegg har man en naturlig utveksling med planter og atmosfæren, vær og vind. Forsøk i lab er også nyttige, spesielt for målinger som krever stor nøyaktighet, men her mister man de naturlige svingningene og interaksjonene i naturen, og det kan bli utfordrende å holde forsøk gående i mange år.

I sitt prosjekt har Söllinger gjennomført kombinasjoner av feltstudier på Island hvor prøver ble hentet tilbake til Tromsø for videre analyse og lab-forsøk hvor mer nøyaktige målinger på spesifikke prosesser ble gjennomført.

– Denne studien viser tydelig hvor ekstremt dyktige bakterier er på å justere seg etter omgivelsene og finne den beste måten å leve på. Noe som er også er veldig interessant er at det er ribosomene, bakterienes proteinfabrikker, som gjennomgår de største endringene. Slike proteinfabrikker har vi også i cellene våre, og det er noe av det mest grunnleggende for alt liv. Det er også spennende at veldig mange av bakteriene i jorda reagerer på samme måte. Det er ikke bare noen få arter som tilpasser seg, sier Söllinger. 

Ved oppvarming endrer jordbakteriene seg

– Våre målinger viser at ved oppvarming så går bakterieceller i jorda ned i vekt. På en måte kan man si at global oppvarming tvinger bakteriene til å slanke seg ved å kvitte seg med mye av proteinproduksjonsapparatet sitt, sier Alexander Tveit, forsker ved Institutt for arktisk og marin biologi.

Figuren viser hvordan vi tror global oppvarming kan påvirke jordbakterier. Etter hvert som det blir varmere vil bakteriene bruke opp en del av næringa i jordsmonnet. På grunn av varmen og næringstapet reduserer de mengden med ribosomer i cellene. Dette vekttapet gjør at de kan vokse fortere og produsere like mye CO2 som før selv om jordsmonnet er utarmet.
Figuren viser hvordan vi tror global oppvarming kan påvirke jordbakterier. Etter hvert som det blir varmere, vil bakteriene bruke opp en del av næringa i jordsmonnet. På grunn av varmen og næringstapet reduserer de mengden med ribosomer i cellene. Dette vekttapet gjør at de kan vokse fortere og produsere like mye CO2 som før, selv om jordsmonnet er utarmet. Figurdesign: Andrea Söllinger

Dette gjør at bakteriene kan vokse og dele seg raskere, men samtidig bruke mindre næring på det. Dermed kan bakteriene opprettholde nedbrytning og CO2 produksjon i jorda over mye lengre tid selv om jorda blir utarmet på grunn av global oppvarming.

Forsker Alexander Tøsdal Tveit (t.v.) og masterstudent Laureen Ahlers.
Forsker Alexander Tøsdal Tveit (t.v.) og masterstudent Laureen Ahlers. Foto: Andrea Söllinger

– På en måte er det en negativ effekt da de vil slippe ut mer CO2 og på sikt bryte ned jordsmonnet mer enn vi kanskje trodde. Samtidig gjør det at vi nå skjønner hvordan de vil reagere og det kan gi oss muligheter for å håndtere endringene, sier Tveit.

Ny kunnskap gir bedre forståelse av jordbakteriers oppførsel

Forskere har tidligere trodd at bakteriene vil spise opp en del av karbonet og slippe det ut som CO2 før endringene i bakteriene stopper opp og systemet balanserer seg.

– Vi tror nå at siden de går ned i vekt så vil de kunne fortsette å spise og vokse og dele seg til flere celler, selv om jordsmonnet mister mye karbon og det blir varmere og varmere, sier Tveit.

Dette er ny, banebrytende forskning fordi den forklarer hva som skjer med bakteriene i jord ved global oppvarming. Global oppvarming er en av samfunnets største utfordringer, og jord er noe av det viktigste en har i naturen fordi det er grunnlaget for så mye plante- og dyreliv og matproduksjon.

– En har lenge lurt på hvordan bakteriene vil reagere når det blir varmere. Vi har nå tatt et stort steg mot å finne ut dette. Det vi nå har funnet ut påvirker ikke bare hvordan vi forstår karbon lagring i jord og hvor mye CO2 som slipper ut, det påvirker vårt syn på hva bakteriene gjør i jorda når det blir varmere og hvordan det i neste omgang kan ha innvirkning på blant annet planter, avslutter Tveit.

Studien har blitt ledet og er i stor grad gjennomført av Andrea Söllinger og Alexander Tøsdal Tveit ved institutt for arktisk og marin biologi, UiT, med deler av arbeidet gjennomført på Hveragerði og i Wien. Også forskere fra Island, Østerrike, Belgia, Tyskland og Spania har deltatt i studien. Forsøksområdet er styrt fra Landbruksuniversitetet på Island. Studien er nylig publisert i Science. 

Om jordbakterier

Bakterier som normalt lever i jordbunnen. De fleste spiller sammen med mange sopper en viktig rolle for det naturlige kretsløp av grunnstoffer som karbon, nitrogen og svovel. Bakteriemassen i den øvre del av jorden utgjør 0,25–2,5 gram per liter jord. Normalt er bakteriemengden større i dyrket jord enn i udyrket. Spesielt er jorden nær rotoverflaten (rhizosfæren) rik på bakterier. Disse får sin næring fordi røttene utskiller et stort antall organiske stoffer og ved at celler stadig støtes av fra rothetten. Denne næringstilgangen gir oftere en langt rikere bakterieflora enn i jorden for øvrig. Bakterienes aktivitet påvirkes av blant annet temperatur, oksygen, surhetsgrad (pH) og fuktighet. De fleste jordbakterier er avhengig av organisk materiale som finnes i døde plante- og dyrerester og som er en energikilde for bakteriene.

Kilde: Store norske leksikon

Om geometrisk energi

Energi i form av varme, tilgjengelig i bergartene under jordens overflate. Denne energien kan i teorien utvinnes overalt der det er tilstrekkelig temperatur, permeabilitet og vann. Energien finnes i to hovedtyper, høytemperatur geotermisk energi og lavtemperatur geotermisk energi. Geotermisk energi kan brukes til kraftproduksjon, prosessvarme, oppvarming, og nedkjøling. Bruksområdet og utvinningsmetoden avhenger av temperaturen.

Kilde: ungenergi.no

Stark, Charlotte charlotte.stark@uit.no Kommunikasjonsrådgiver
Publisert: 28.03.22 11:42 Oppdatert: 28.03.22 12:17
Arktis Naturvitenskap
Vi anbefaler