Efter 32 år med opvarmet skovbund begyndte selv det mest stabile kulstof at blive nedbrudt
Verdens længstvarende jordopvarmningsforsøg viser, at kulstofforbindelser, som ellers regnes for meget stabile, kan nedbrydes, når jorden bliver varmere. Fundet stiller spørgsmålstegn ved, hvor holdbar kulstoflagring i jord egentlig er.
Kulstofforbindelser, som forskere længe har regnet for kemisk stabile og modstandsdygtige over for mikrobiel nedbrydning, mister deres stabilitet, når jorden bliver varmere. Dermed kan effekten af et ellers vigtigt klimaværktøj - langtidslagring af kulstof i jorden - vise sig at være overvurderet.
Det viser et nyt studie i tidsskriftet 'Science of the Total Environment' baseret på verdens længstvarende forsøg med opvarmning af jord.
Forsøget ligger på Prospect Hill i Harvard Forest i den amerikanske delstat Massachusetts, hvor jorden siden april 1991 er blevet holdt fem grader varmere end omgivelserne ved hjælp af varmekabler nedgravet i ti centimeters dybde. Prøverne blev udtaget i juli 2023 efter 32 år med opvarmning.
"Mikroorganismer er afgørende dele af jordens økosystemer, fordi de nedbryder organisk materiale og genanvender de næringsstoffer, planterne skal have," siger forsker og en af studiets forfattere Jerry Melillo, Marine Biological Laboratory i USA, i en pressemeddelelse.
"Når opvarmningen ændrer disse mikrobielle samfund, kan det accelerere tabet af kulstof fra jorden," fortsætter han.
Når stabilt kulstof bliver mindre stabilt, kan det lettere udledes til atmosfæren. Dermed kan det igangsætte en feedback-effekt, da udledningen vil øge CO2-indholdet i atmosfæren, hvorved klimaet opvarmes yderligere - hvilket igen vil forstærke nedbrydningen af jordens ellers så stabile kulstoflagre.
En anden sammensætning
Det centrale fund handler om en gruppe voksagtige stoffer - n-alkaner - som planterne danner i deres blade og rødder. De har været regnet blandt jordens mest holdbare kulstof, fordi molekylerne støder vand fra sig, og det har gjort dem svære for jordens mikroorganismer at komme til.
Efter 32 år med opvarmning var indholdet af dem imidlertid faldet med over halvdelen i skovbunden, og i mineraljorden ned til ti centimeter var faldet også tydeligt.
Samtidig skete der noget andet i mineraljorden: en beslægtet stofgruppe, alkoholerne, blev der mere af. Det er præcis, hvad man skal forvente, hvis mikroberne har taget fat på voksstofferne. At alkoholerne hober sig op, viser altså, at nedbrydningsprocessen er sat i gang.
En anden type måling, som forskerne foretog, kan forklare, hvorfor mikroberne overhovedet gik i gang med at nedbryde de ellers så stabile n-alkaner: I stedet for at lede efter enkeltstoffer så forskerne på jordens samlede kulstof, og hvilke typer kemiske bindinger det bestod af.
Her viste mineraljorden i de opvarmede felter et tydeligt fald i den type kulstof, der findes i cellulose og sukkerstoffer, hvilket netop er det, som mikroberne helst spiser først. I skovbunden var der ingen forskel at måle. Det kan forklare, hvorfor mikroberne i den opvarmede jord i stedet kastede sig over n-alkanerne.
Mikroberne har skiftet strategi
Forklaringen er ifølge forskerne, at mikroorganismerne har omlagt deres kulstofforbrug. Årtier med opvarmning har opbrugt de lettilgængelige kulstofkilder som cellulose og simple sukkerstoffer, og mikroberne har derfor i stigende grad rettet sig mod de sværere forbindelser.
Konklusionen er derfor, at kulstofs stabilitet i jord i høj grad afhænger af omgivelserne, af hvad mikroberne ellers har adgang til, og af deres kapacitet til at nedbryde det.
Nedbrydningsprocessen blev først synlig efter mere end tre årtier, hvilket antyder, at kortere forsøg kan overvurdere stabiliteten. Omvendt ved man heller ikke, hvad der sker over endnu længere tid, og derfor opfordrer forskerne til flere langvarige forsøg.
Forskerne valgte at holde jorden i forsøget fem grader varmere, fordi den temperaturstigning ved studiets begyndelse lå i den høje ende af prognoserne frem mod 2100.
Siden slutningen af 1800-tallet er den globale temperatur steget med ca. 1,1-1,4 grader, og nyere fremskrivninger viser, at vi pt. styrer mod en opvarmning på ca. 2,7 grader i 2100, mens der er 33 pct. risiko for, at det bliver 3 grader eller endnu varmere.
"Hvis vi skærer drastisk i vores CO2-udledninger fra fossile brændstoffer eller begrænser afskovningen, vil den forventede stigning blive lavere," siger Jerry Melillo.