フィードバックループが気候変動を悪化させていることが研究で再び示された：土壌微生物からのCO2排出量は気候変動の影響により大幅に増加していると研究者らは報告している。これは、この効果とそのメカニズムをさらに解明する新しいモデル計算から明らかになりました。今世紀末までに、微生物の土壌呼吸は世界的に最大 40 パーセント増加すると予想されます。北極地域は特に力強い成長を遂げています。世界の他の地域とは対照的に、科学者らは、排出量増加の主な理由は気温の上昇ではなく、むしろ湿度の上昇であると説明しています。
人間が最後の藁であることはよく知られていますが、地球規模の CO2 バランスでは自然システムの貢献も考慮する必要があります。ここでの主な要因は土壌呼吸です。大気中の温室効果ガスのかなりの部分は、酸素の助けを借りて土壌中の有機物質を分解する細菌、菌類、その他の微生物などの微生物の活動によるものです。気候危機に関連して、このいわゆる従属栄養土壌呼吸に長い間懸念が集中してきました。気候変動の影響により、地下での微生物バイオマスの分解が増加していることが明らかになりつつあります。しかし、問題の実際の程度を評価するのは今のところ難しい。
重要な要素: 温度と土壌水分
だからこそ、チューリッヒにあるスイス連邦工科大学のアロン・日産率いる研究者らが新たな数学モデルを開発したのである。研究チームが説明しているように、この予測は土壌呼吸の程度を大きく左右する 2 つの重要な要素、土壌水分と土壌温度に革新的な方法で基づいています。このアプローチの進歩は、このモデルが、土壌特性や土壌中の水分分布のミクロレベルから森林、生態系全体、気候帯などの植物群落に至るまで、地球規模の視野で生物物理学的に関連するすべてのレベルをカバーしているという事実にもあります。 「さらに、シミュレーション、実験室測定、野外観察によって、新しいアプローチが検証された」と科学者らは書いている。
彼らの報告によると、彼らの計算では、最初に根本的なことが明らかになった。それは、従属栄養呼吸が1980年代以来、10年あたり約2パーセントの割合で世界中で増加しているというものだ。さらに、この予測は、土壌微生物による CO2 放出が今世紀末までに加速度的に増加することを示しています。したがって、最悪のシナリオでは、今日の値と比較して世界全体で最大約 40% 増加するリスクがあります。この全体的な見解に加えて、この研究の重要な側面は、異なる気候帯で増加の強さや増加の程度がどれほど異なるかが明らかになったということである。とりわけ、総排出量に占める北極地域の割合は比較的小さいが、急激に増加するだろう。これらの分野では、モデル計算では 2 倍以上の増加が予測されています。
地域特性を生かした力強い成長
科学者たちが説明しているように、そこでは土壌水分の増加が影響しており、暖帯や温帯のように気温の上昇は少ないのです。 「極地では、水分含有量のわずかな変化でさえ、呼吸の強さの大きな変化につながる可能性があります」と日産は言います。同氏の説明によると、土壌が解けると、湿りすぎず、乾燥しすぎず、微生物の活動に最適な湿潤条件が作られます。計算では他の気候帯でも微生物によるCO2排出量が大幅に増加することが示されているが、北部の土壌は比較的乾燥しているため、増加量は北部よりも少ないだろうと研究者らは説明している。
「私たちが予測している微生物によるCO2排出量の増加は、地球温暖化のさらなる悪化に寄与するだろう」と日産は結論付けている。地球の気候システムの観点から見て非常に重要であるため、彼と彼の同僚はこのトピックをさらに詳しく取り上げたいと考えています。従属栄養呼吸に加えて、独立栄養呼吸についても議論する必要があります。これは土壌中の植物の根の呼吸活動です。 「これらの要因をさらに研究すれば、土壌生態系における炭素の動態をより包括的に理解できるようになるかもしれない」と科学者らは期待している。
出典: スイス連邦工科大学チューリッヒ校、専門記事: Nature Communications、doi:10.1038/s41467-023-38981-w
