S rostoucími globálními teplotami, zejména v oblastech s vysokou zeměpisnou šířkou, procházejí půdní mikrobi zásadní změnou ve způsobu, jakým zpracovávají živiny. Tradičně tyto mikroby fungují jako recyklátoři, přeměňují dusík na formy, které mohou rostliny využít. Nový výzkum z Islandu však ukazuje, že oteplování půdy způsobuje, že mikroby v sobě zadržují dusík, čímž snižují množství dostupné pro růst rostlin a potenciálně zhoršují změnu klimatu. Tato změna narušuje přirozený koloběh živin s dalekosáhlými důsledky pro vegetaci a hladinu skleníkových plynů v atmosféře.
Přírodní experiment na Islandu
Zjištění vycházejí z unikátní dlouhodobé studie provedené v subarktických pastvinách poblíž Hveragerdi na Islandu. Série zemětřesení v roce 2008 neúmyslně vytvořila přirozenou laboratoř: geotermální aktivita zahřála skvrny půdy o 0,5 °C až 40 °C nad normál, což výzkumníkům umožnilo pozorovat reakce ekosystému při trvalém oteplování. Tento přirozený experiment poskytl vzácnou příležitost studovat mikrobiální adaptaci na dlouhodobé zvýšení teploty, což není možné za plně kontrolovaných laboratorních podmínek.
Vědci použili dusík-15 ke sledování toku živin a zjistili, že po počáteční ztrátě dusíku z půdy se mikrobi stali stále šetrnějšími. Namísto uvolňování amonia, vedlejšího produktu dusíku, který mohou rostliny využívat, začali dusík interně recyklovat. Toto chování, popsané jedním výzkumníkem jako „mikrobiální ekvivalent retence moči“, snižuje dostupnost dusíku pro rostliny.
Důsledky pro ekosystémy
Tato mikrobiální akumulace má pozitivní i negativní důsledky. Na jedné straně zabraňuje dalším ztrátám dusíku vyluhováním nebo uvolňováním do atmosféry jako oxid dusný, silný skleníkový plyn. Zvyšuje však také konkurenci mezi rostlinami a mikroby o omezené zdroje dusíku.
Jemná rovnováha mezi růstem rostlin (který absorbuje uhlík) a mikrobiálním rozkladem (který uvolňuje dusík) je narušena. Pokud mikrobi upřednostňují své vlastní potřeby, růst rostlin se může zpomalit, čímž se sníží schopnost ekosystému kompenzovat emise uhlíku. To by mohlo oteplování spíše urychlit než zmírnit, což by podkopalo předpoklady některých klimatických modelů.
Předčasné oteplování je kritické
Vědci studují raná stádia oteplování půdy, aby zjistili, co se stane před významným úbytkem živin. Transplantace normální půdy na teplejší místa ukazuje, že k vyčerpání živin dochází během prvních 5 až 10 let oteplování. Toto zjištění zdůrazňuje, že k nejškodlivějším účinkům dochází během počáteční fáze horečky, takže chirurgický zákrok je kritický.
Hrozba uhlíkové zpětné vazby
Studie poukazuje na možné podcenění v klimatických modelech příspěvku ztrát dusíku a uhlíku z chladných půd ke globálnímu oteplování. Arktické půdy ukládají obrovské množství částečně rozložené organické hmoty – obrovské rezervoáry uhlíku. Zvyšující se teploty zvyšují mikrobiální aktivitu, urychlují rozklad a uvolňují více oxidu uhličitého.
Očekávání, že rostliny porostou v teplejších podmínkách bujněji a absorbují přebytečný uhlík, je nyní zpochybňováno. Místo toho mikrobiální akumulace snižuje dostupnost dusíku, oslabuje růst rostlin a snižuje schopnost ekosystému sloužit jako úložiště uhlíku. To vytváří nebezpečnou zpětnou vazbu: menší růst rostlin, chudší půda a pokračující emise skleníkových plynů.
Vyloučení odpovědnosti a budoucí výzkum
I když je studie průlomová, uznává omezení. Geotermálně vyhřívané půdy nemusí dokonale odrážet vzorce globálního oteplování, které zahrnují rostoucí teploty vzduchu, nejen oteplování kořenové zóny. Islandské sopečné půdy se navíc liší od arktických krajin bohatých na rašelinu ve Skandinávii a Rusku. Pro potvrzení těchto zjištění je životně důležitý další výzkum v různých arktických prostředích.
Tato zjištění zdůrazňují zásadní, ale často přehlížený aspekt změny klimatu: komplexní souhru mezi mikroby, rostlinami a koloběhem živin. Ignorování těchto dynamických procesů může vést k nepřesným klimatickým prognózám a neúčinným strategiím zmírňování.
