Uzmanlardan uyarı! Mikroplar iklim krizinde anahtar rol üstleniyor

Harvard Ormanı ve Oklahoma'da yürütülen uzun soluklu araştırmalar, iklim değişikliğinin toprak mikroplarında ve ekosistemlerin işleyişinde köklü değişimlere yol açtığını ortaya koyuyor. Bilim insanları, yer altına yerleştirilen ısıtıcı kablolar ve modern analiz yöntemleriyle, artan sıcaklıkların ve değişen yağış rejimlerinin bakteriler, mantarlar ve virüsler başta olmak üzere mikroplar üzerindeki etkilerini gözlemliyor. Harvard Ormanı'nda 35 yıldır süren çalışmalar, toprak sıcaklığının ortamın 5 derece üzerinde tutulduğu alanlarda mikrobiyal toplulukların yapısının ve işlevinin ciddi şekilde değiştiğini gösteriyor. Oklahoma'da ise toprak ve hava sıcaklığının 3-4 derece artırıldığı deneysel parsellerde, mikrobiyal çeşitlilikteki azalma ve popülasyonlardaki hızlı değişim dikkat çekiyor. Uzmanlar, bu değişimlerin karbon döngüsü ve ekosistem dengesi açısından küresel ölçekte sonuçlar doğurabileceği konusunda uyarıyor.

Serita Frey: 'Toprak mikropları ekosistemin işleyişini belirliyor'

New Hampshire Üniversitesi'nden ekolojist Serita Frey, Harvard Ormanı'nda 2003'ten bu yana yürüttüğü çalışmalarda, iklim değişikliğinin toprak mikropları üzerindeki etkilerini yakından izliyor. Frey, kış aylarında artan yağmur ve azalan karın, yazların ise daha kuru geçmesinin orman ekosistemini doğrudan etkilediğini belirtiyor. Ancak en dikkat çekici bulgu, toprakta yaşayan bakteri ve mantar topluluklarının hem bileşiminde hem de işlevinde meydana gelen değişim. Harvard Ormanı'ndaki ısıtıcı kablolar sayesinde, toprak mikroplarının sıcaklığa tepkisi detaylı biçimde analiz edilebiliyor. Frey, iki on yıllık süreçte ısınan topraklarda bakteri popülasyonlarının ve mikrobiyal topluluğun yapısının değiştiğini, bunun da karbon ve besin döngüsü üzerinde önemli sonuçlar yarattığını ifade ediyor. Mikropların, ölü organik maddeleri parçalayıp karbon dioksit, metan ve azot oksit gibi gazları atmosfere salması, iklim değişikliğinin hızını etkileyebilecek bir süreç olarak öne çıkıyor. Frey, iklim değişikliğinin mikroplar üzerindeki etkilerini anlamanın, bu süreçleri yönetebilmek ve olası zararları azaltabilmek için kritik olduğunu vurguluyor.

Oklahoma'da Zhou'nun deneyleri: Mikrobiyal çeşitlilik hızla azalıyor

Oklahoma Üniversitesi'nden mikrobiyal ekolojist Jizhong "Joe" Zhou'nun liderliğinde yürütülen Kessler Atmosfer ve Ekolojik Arazi İstasyonu'ndaki deneylerde, hem toprak hem de hava sıcaklığı artırılarak mikropların tepkisi inceleniyor. 2009'dan bu yana toplanan veriler, sıcaklık artışının toprak mikropları üzerindeki etkisini net biçimde ortaya koyuyor. Bakır ve nikelden yapılan kablolarla 75 santimetre derinliğe kadar sıcaklık ölçümleri yapılırken, düzenli olarak toprak örnekleri alınıyor ve mikrobiyal yapı analiz ediliyor. Yaklaşık beş yıl süren ısınmanın ardından, toprakta yaşayan bakteri ve mantar türlerinin sayısında belirgin bir azalma gözlemlendi. Özellikle Actinobacteria ve Ascomycota mantarları gibi toprak sağlığı için önemli türler, yüksek sıcaklıklarda ya baskın hale geldi ya da tamamen ortadan kayboldu. Zhou, bu değişimlerin doğal koşullarda on yıllar sürebileceğini, ancak ısınan topraklarda bu sürecin sadece birkaç yıl içinde gerçekleştiğini belirtiyor. Sürekli ısınma ve kuraklık, mikrobiyal çeşitliliği azaltırken, kalan türler arasındaki ilişkilerin de karmaşıklaşmasına yol açıyor. Zhou, bu hızlı değişimin ekosistemdeki rollerin ve işleyişin de dönüşmesine neden olabileceği uyarısında bulunuyor.

Toprak mikropları: Karbon döngüsünde kritik rol

Mikroplar, ekosistemlerde karbon ve besin döngüsünün temel aktörleri olarak öne çıkıyor. Harvard Ormanı ve Oklahoma'daki deneyler, insan kaynaklı iklim değişikliğinin mikropların topluluk yapısını ve işlevini değiştirdiğini net biçimde gösteriyor. Toprak mikropları, ölü bitki ve hayvan maddelerini ayrıştırarak atmosfere karbon dioksit ve metan gibi sera gazları salıyor. Isınan topraklarda, bu gazların salınımı artarken, bazı durumlarda mikropların ayrışma hızı yavaşlayabiliyor. Harvard Ormanı'nda yapılan deneylerde, topraklara eklenen azotun mikropların faaliyetini yavaşlatması ve karbonun toprakta tutulmasını sağlaması beklenirken, hem ısı hem de azotun birlikte uygulandığı parsellerde karbondioksit emisyonlarının daha da arttığı görüldü. Ancak toplam toprak karbonu neredeyse sabit kaldı. Frey, bu bulguların ekosistemin karbon dengesi üzerindeki etkilerinin hesaplamalı simülasyonlarla daha net anlaşılabileceğini belirtiyor. Şu an için, Harvard Ormanı'nın karbon dengesinin olumlu yönde işlediği, yani salınandan fazla karbonun tutulduğu kaydediliyor.

Permafrost çözülüyor: Virüsler ve mikroplar devreye giriyor

İklim değişikliğinin mikroplar üzerindeki etkisi sadece bakteri ve mantarlarla sınırlı kalmıyor; virüsler de bu süreçte önemli bir rol üstleniyor. Arktik bölgelerde, permafrostun çözülmesiyle birlikte toprakta hapsolmuş virüsler ve mikroplar yeniden aktif hale geliyor. Almanya'daki Friedrich Schiller Üniversitesi ve Ohio Eyalet Üniversitesi'nden viral ekolojist Akbar Adjie Pratama'nın araştırmaları, İsveç'teki permafrostta yedi yıl boyunca stabil kalan viral toplulukların, çözülme durumunda ekosistemde karbonu parçalamaya yardımcı olabilecek genler taşıdığını ortaya koydu. Bazı virüslerin, metan salan Methanoflorens archaea adlı mikropları enfekte ederek bu gazın atmosfere salınmasını etkileyebileceği düşünülüyor. Ancak Pratama, permafrosttaki virüslerin yalnızca çok küçük bir kısmının mikrobiyal konaklarıyla ilişkilendirilebildiğini ve bu nedenle virüslerin ekosistem üzerindeki tam etkisinin henüz netleşmediğini vurguluyor. Yine de, bu virüslerin doğal olarak sera gazı emisyonlarını kontrol etme potansiyeli bilim dünyasında ilgiyle takip ediliyor.