Arktik'in donmuş toprakları altında gizlenen ve küresel iklim değişikliği için önemli bir değişken oluşturan bir gerçek var: gözle görülmeyen mikroorganizmalar.
Donmuş permafrost tabakasının hemen üzerindeki toprak katmanlarında yaşayan bu mikroplar, karbonu metabolize ederek karbondioksit ve daha güçlü bir sera gazı olan metana dönüştürüyor. Bu topraklar ısındıkça, daha fazla karbon açığa çıkıyor ve bu durum bazen "metan bombası" olarak adlandırılan, küresel ısınmayı daha da hızlandıran bir döngüyü tetikleyebilir. Ancak yeni bir araştırma, Arktik topraklarındaki mikroorganizmaların incelenmesiyle, bu vahşi döngünün kaçınılmaz olmayabileceğini gösteriyor.
Arktik'in dört bir yanındaki permafrost topraklarından ve yakın zamanda çözülmüş permafrost örneklerinden elde edilen mikroorganizma türlerini kataloglayan araştırmacılar, Arktik topraklarındaki mikrobiyal çeşitlilik ve bu mikrobiyal toplulukların çevre ısındıkça nasıl değiştiği hakkında daha net bir tablo sundular. Communications Earth and Environment'ta yayımlanan çalışmalarındaki önemli bulgulardan biri, belirli koşullar altında Arktik'te metan üreten mikroplardan daha fazla metan tüketen mikropların olabileceği, yani toprağın aslında bir karbon yutağı haline gelebileceği yönünde.
Bu araştırmaya dahil olmayan Alaska Anchorage Üniversitesi'nden bir mikrobiyolog, "Çeşitli nedenlerle bu sistemlerin aslında üretebildiğini düşündüğümüz metanı üretmediği ortaya çıkabilir" dedi.
Mikroplar ve Metan
2010 yılından bu yana, bir grup Avrupalı bilim insanı Arktik'te permafrost örnekleri topluyor. Dünyanın uzak ve donmuş kuzey bölgelerinde bu örnekleri toplamak zor olsa da, ekip Kanada, Grönland ve Sibirya'dan örnekler elde etti.
Yeni makalede araştırmacılar, sekiz Arktik permafrost ve toprak örneğinin yanı sıra Alaska'nın Fairbanks kentindeki hem sağlam hem de bozulmuş permafrost örneklerinin mikrobiyomunun genomik analizlerini gerçekleştirdiler. Özellikle karbondioksitten 30 kat daha güçlü bir sera gazı olan metanı salan veya tüketen bakteri ve arkelerden oluşan mikroorganizmalara odaklandılar.
Araştırmanın ortak yazarlarından Almanya'daki Greifswald Üniversitesi'nden bir mikrobiyolog, verileri incelediklerinde ilk sürprizin hem metan üreten mikropların (metanojenler) hem de metan tüketen mikropların (metanotroflar) çeşitliliğinin az olması olduğunu belirtti.
Metanotroflar arasında, her lokasyondaki örneklerde tek bir cins, Methylobacter, baskın çıktı. Bu bakteriler Arktik boyunca bulunuyor ve genellikle altlarından çıkan metanı tüketen metanojenlerin hemen üzerindeki toprak katmanlarında yaşıyor. Bu tek cinsin neden bu kadar başarılı olduğu henüz bilinmiyor.
Bu analiz, "bu özel soyun ekofizyolojisini ve topraktaki değişen koşullara tepkisini anlamak için bu spesifik soyun temsilcilerini daha detaylı incelemeyi gerektiriyor" denildi.
Metan Bombasını Defause Etme İhtimali
Araştırmacılar, permafrostun çözüldüğü yerlerde de ıslak ve kuru bölgeleri karşılaştırarak incelemelerde bulundular. Sırılsıklam topraklara sahip alanlar, oksijensiz koşullarda gelişen daha fazla metanojen mikroorganizma barındırıyordu. Buna karşılık, kuru alanlarda metanotrofik mikroorganizmalar üstün geldi. Özellikle havadan metan alıp daha az zararlı karbondioksite dönüştürme gibi benzersiz bir yeteneğe sahip olan türler öne çıktı. Araştırmacılar, bu isteğe bağlı metanotrofların atmosferik metanı metabolize etme yeteneğine sahip olsalar da, pratikte bunu mutlaka yapmadıklarını kaydettiler.
Bununla birlikte, bir araştırmacıya göre, sonuç olarak daha sıcak ve daha kuru bir Arktik, iklim değişikliği için bir nimet olabilir.
Araştırmacılar, "Bu tamamen bu toprakların hidrolojik kaderine bağlı" dedi.
Eğer Arktik spektrumun kuru ucunda yer alırsa, mikroplar havadaki gazı çekmeye başladıkça toprakları metan için net bir yutak haline gelebilir (çok büyük olmasa da). Araştırmacıların tanımladığı mekanizma, metanla ilgili potansiyel olumsuz geri besleme döngülerinden sadece biri. Başka bir araştırmacı ve ortak yazarları tarafından yakında yayımlanan bir makalede, Alaska'nın Copper River Delta'sındaki demiri metabolizmalarında kullanan mikropların, metan üretenlere göre rekabette üstünlük sağlamaya başladığı ve potansiyel olarak metan emisyonlarını azalttığı bulundu.
Araştırmacılar, "Bunun dünyanın her yerinde, buzulların olduğu her yerde olabileceğine inanıyoruz" dedi.
Bu tür çalışmaların netleştirdiği bir şey var ki, eriyen Arktik permafrostu iklim değişikliğinin bariz bir işareti olsa da, küresel ısınmaya katkısı o kadar da açık değil. Hamburg Üniversitesi'nden bir biyojeokimyager, "Bu 'metan bombası' hakkında o kadar çok makalemiz vardı ki. Sanırım bu, metan salımının aşırı basitleştirilmesi veya aşırı tahmin edilmesiydi" dedi.
Metanın Geleceği Hala Belirsiz
Araştırmacılar, değişen Arktik hakkında veri eksikliği nedeniyle hala zorlanıyor.
Araştırmacıların en önemli veri setleri arasında, Arktik topraklarında buldukları metanla ilişkili mikropların ekofizyolojisi üzerine çalışmalar yer alıyor. Bu tür çalışmalar, mikropların metabolizmasının ısınan sıcaklıklara ve değişen oksijen seviyelerine yanıt olarak nasıl değiştiği gibi konularda daha fazla veri sağlayacaktır.
Araştırmacılar ayrıca, araştırmalarının Arktik topraklarından metan salım veya alım seviyelerini ölçmediğini ve bu nedenle mikropların çevre üzerindeki gerçek etkisinin sorusunu yanıtsız bıraktığını belirtti.
Veri ihtiyacını yineleyen araştırmacılar, Arktik'in gelecekte daha ıslak mı yoksa daha kuru mu olacağını ve dolayısıyla metan salımının nasıl görüneceğini henüz kesin olarak söyleyemeyeceğimizi belirttiler.
Araştırmacılar, "Birçok modelimiz ve simülasyonumuz var, ancak yerdeki veri o kadar fazla değil. Asıl büyük sorular şunlar: Malzemenin ne kadar hızlı ayrıştığı, ne kadarının çözüleceği ve ne kadar sürede ayrışacağı, ayrıca sistemin değişen bitki örtüsünden nasıl etkileneceği" dedi.
