Метан минимализъм - природа

природа

Субекти

  • Наука за климата
  • Геохимия
  • Микробиология

Тази статия е актуализирана

Мета-анализ на емисиите на метан на ниво екосистема разкрива проста експоненциална зависимост от температурата, въпреки сложното разнообразие от фактори, които контролират този процес. Вижте менюто стр.488

Метанът е третият най-голям принос за парниковия ефект, след водните пари и въглеродния диоксид. Концентрацията на метан в атмосферата се увеличава през по-голямата част от 20-ти век, остава стабилна между 1999 и 2006 г. и сега отново се увеличава със скорост от 0,4% годишно 1. Причината за това възобновяване не е напълно изяснена, но вероятно е свързана с увеличаване на емисиите на метан от влажните зони: почти половината от глобалните емисии на метан идват от влажни зони и оризови насаждения, които се очаква да бъдат обект на обратна връзка, свързана с температурата и другия глобален климат промяна. Въпреки че сложен набор от фактори влияе върху емисиите на метан на ниво екосистема, Yvon-Durocher et al. 2 доклад в статия, публикувана днес на страница 488, че средната реакция на емисиите на метан към температурата в различни екосистеми е добре описана чрез проста математическа връзка. Може ли да е толкова просто?

Повечето естествени емисии на метан произхождат от микроорганизми, наречени метаногени, чиито метаболитни скорости, по време на растежа в културата с неограничен субстрат, се променят с температурата според уравнението на Арениус, проста експоненциална зависимост на постоянната скорост в реципрочната на абсолютната температура. Подобно поведение не е изненадващо: въпреки че метаногенезата включва мрежа от катализирани от ензими реакции, зависимостта на Арениус отразява ограничаваща скоростта кинетика в един етап. Но докладът на Yvon-Durocher и неговите колеги за една и съща температурна зависимост на ниво екосистема е забележителен, тъй като редица физични, химични и екологични фактори контролират производството на метан и изпускането му в атмосферата 3 .

Метаногенезата в почвите и утайките в крайна сметка се подхранва от сложни органични вещества; какъв дял от тази органична материя се превръща в метан и с каква скорост зависи както от динамиката на екосистемата, така и от ензимната кинетика на метаногените (фиг. 1). Например, органичният въглерод може да се превърне във въглероден диоксид, а не в метан, когато са налични окислители като кислород, нитрат, желязо (III) и сулфат, за да се хранят микробните конкуренти на метаногените. И когато органичната материя се превръща в метан, тя първо трябва да бъде разградена от други микроби до малкото прости субстрати, които метаногените могат да метаболизират, доставката нагоре по веригата, която може да ограничи скоростта на метаногенезата.

Метанът (CH 4) се генерира от микроорганизми (метаногени), които метаболизират субстратите, получени чрез разлагането на сложни органични вещества от извънклетъчни ензими и ферментативни микроорганизми. Скоростта на излъчване на метан в атмосферата се влияе от индивидуалната чувствителност на тези микроорганизми към температура (обозначена с Е а) и от химичните условия, като наличието на кислород, които отклоняват потока на въглерод към микробни конкуренти, които те окисляват органично вещество до въглерод. диоксид. Емисията на метан зависи също от транспорта на газ чрез дифузия, от кипене на балончета и в кръвоносните съдове на растенията, както и от фракцията на метана, консумирана от метаноокислителните микроорганизми. Въпреки този сложен набор от фактори, Yvon-Durocher et al. 2 докладват, че реакцията на емисиите на метан на ниво екосистема може да бъде описана чрез простата връзка на Арениус.