تشير دراسة جديدة إلى أن “قنبلة الميثان” في القطب الشمالي قد لا تنفجر مع ذوبان الجليد الدائم

في القطب الشمالي، يعيش متغير رئيسي لتغير المناخ المستقبلي في الأرض، غير مرئي.

تقوم الميكروبات الموجودة في طبقات التربة فوق التربة الصقيعية باستقلاب الكربون، وتحوله إلى ثاني أكسيد الكربون والميثان، وهو غاز دفيئة أقوى بكثير. مع ارتفاع درجة حرارة هذه التربة، يتم تحرير المزيد من الكربون، مما قد يؤدي إلى تحريك حلقة ردود فعل دافئة يطلق عليها أحيانًا “”قنبلة الميثان.“والآن، تشير الأبحاث الجديدة حول الميكروبات التي تعيش في تربة القطب الشمالي إلى أن مثل هذه الحلقة المفرغة قد لا تكون حتمية.

من خلال فهرسة أنواع الميكروبات الموجودة في تربة التربة الصقيعية من جميع أنحاء القطب الشمالي، وكذلك في التربة الصقيعية نفسها التي تمت إذابتها مؤخرًا، قدمت مجموعة من الباحثين صورة أوضح للتنوع الميكروبي في تربة القطب الشمالي، وكذلك كيفية تغير تلك المجتمعات الميكروبية مع ارتفاع درجة حرارة بيئتها. اكتشاف رئيسي واحد في ورقتهم، نشرت مؤخرا في اتصالات الأرض والبيئةهو أنه في ظل ظروف معينة يمكن أن يكون هناك ميكروبات تأكل الميثان أكثر من الميكروبات المنتجة للميثان في القطب الشمالي، مما يعني أن التربة قد تصبح في نهاية المطاف عبارة عن بالوعة الكربون.

وقال “من الممكن أن هذه الأنظمة لأسباب مختلفة لا تنتج في الواقع غاز الميثان الذي نعتقد أنها قادرة على إنتاجه”. جيسيكا بوسر يونج، عالم الأحياء الدقيقة في جامعة ألاسكا أنكوراج غير المنتسب إلى البحث.

الميكروبات والميثان

منذ عام 2010، قام اتحاد من العلماء من أوروبا بجمع عينات من التربة الصقيعية في القطب الشمالي، وحفرها من خلال التربة السطحية وباطن التربة وفي الأرض المتجمدة بشكل دائم أدناه. من الصعب جمع هذه العينات في المناطق الشمالية الشاسعة والنائية والمتجمدة من العالم، لكن المجموعة استعادت عينات من جميع أنحاء كندا وجرينلاند وسيبيريا.

في الورقة الجديدة، أجرى الباحثون تحليلات جينومية للميكروبيوم لثماني عينات من التربة الصقيعية والتربة في القطب الشمالي، بالإضافة إلى عينات من التربة الصقيعية السليمة والمتدهورة بالقرب من فيربانكس، ألاسكا. لقد ركزوا بشكل خاص على الميكروبات، التي تشمل البكتيريا والعتائق، التي إما تفرز أو تستهلك الميثانوهو غاز دفيئة يمكن أن يكون أقوى 30 مرة من ثاني أكسيد الكربون.

وقال المؤلف المشارك في الدراسة إنه عندما نظر الباحثون في البيانات، جاءت المفاجأة الأولى من عدم وجود تنوع بين كل من الميكروبات المنتجة للميثان، أو الميثانوجينات، والميكروبات المستهلكة للميثان، أو الميثانوتروف. تيم يوريش، عالم الأحياء الدقيقة في جامعة جرايفسفالد في ألمانيا.

بين الميثانوتروف، جنس واحد، ميثيلوباكتر، سيطرت على العينات في كل مكان. توجد هذه البكتيريا في جميع أنحاء القطب الشمالي، وغالبًا ما تعيش في طبقات التربة فوق نظيراتها من مولدات الميثان، وتستهلك الميثان الذي يتصاعد من الأسفل. وقال يوريش إن سبب نجاح هذا الجنس الفردي غير معروف بعد.

وقال يوريش إن التحليل “يدعو حقًا إلى دراسة ممثلي هذا الفرع الحيوي المحدد بمزيد من التفصيل لفهم الفيزيولوجيا البيئية واستجابتهم للظروف المتغيرة في التربة”.

من المحتمل نزع فتيل قنبلة الميثان

كما نظر يوريش وزملاؤه في المواقع التي ذابت فيها التربة الصقيعية، وقارنوا بين المواقع الرطبة والجافة. وكان الموقع الذي يحتوي على تربة رطبة يحتوي على المزيد من الميكروبات المولدة للميثان، والتي ازدهرت في الظروف المحرومة من الأكسجين. وعلى النقيض من ذلك، في المواقع الجافة، فازت الميكروبات المغذية للميثان، وخاصة الأنواع التي تتمتع بقدرة فريدة على أخذ الميثان من الهواء وتحويله إلى ثاني أكسيد الكربون الأقل قوة. في حين أن هذه الميثانوتروف الاختيارية لديها القدرة على استقلاب الميثان الموجود في الغلاف الجوي، إلا أنها لا تفعل ذلك بالضرورة في الممارسة العملية.

“إن الأمر يعتمد حقًا على المصير الهيدرولوجي لهذه التربة.”

بغض النظر، قال يوريش، النتيجة هي أن القطب الشمالي الأكثر دفئًا وجفافًا قد يكون نعمة للمناخ المتغير.

وقال “الأمر يعتمد حقا على المصير الهيدرولوجي لهذه التربة”.

إذا انتهى الأمر بالقطب الشمالي إلى الطرف الجاف من الطيف، فقد تصبح تربته بالوعة صافية لغاز الميثان (وإن لم يكن كبيرا) حيث تبدأ الميكروبات في امتصاص الغاز من الهواء. كما أن الآلية التي وصفها يوريش وزملاؤه ليست هي حلقة ردود الفعل السلبية الوحيدة المحتملة لغاز الميثان. في أ ورقة حديثة في تقدم جامعة الخليج العربيوجدت بوسر يونج وزملاؤها أن الميكروبات الموجودة في دلتا نهر النحاس في ألاسكا والتي تستخدم الحديد في عملية التمثيل الغذائي بدأت تتفوق على تلك التي تنتج الميثان، مما قد يؤدي إلى تقليل انبعاثات الميثان.

وقال بوسر يونج: “نعتقد أن هذا يمكن أن يحدث في كل مكان توجد فيه أنهار جليدية في العالم”.

ما توضحه دراسات مثل دراسة يوريش هو أنه على الرغم من أن ذوبان التربة الصقيعية في القطب الشمالي يعد علامة واضحة على تغير المناخ، إلا أن مساهمته في ظاهرة الاحتباس الحراري أقل وضوحًا. الثوم المسيحي، عالم كيمياء حيوية في جامعة هامبورغ ولم يشارك في البحث.

“كان لدينا الكثير من الأوراق حول هذا الموضوع قنبلة الميثانوقال: “أعتقد أن هذا كان تبسيطًا مبالغًا فيه أو مبالغة في تقدير انبعاث غاز الميثان.”

مستقبل الميثان لا يزال غير مؤكد

لا يزال الباحثون يواجهون عوائق بسبب ندرة البيانات حول القطب الشمالي المتغير.

على رأس قائمة يوريش لمجموعات البيانات ذات القيمة المحتملة، هناك دراسات حول الفيزيولوجيا البيئية للميكروبات المرتبطة بالميثان، والتي وجدها هو وزملاؤه في تربة القطب الشمالي. ستوفر مثل هذه الدراسات المزيد من البيانات حول كيفية تغير استقلاب الميكروبات استجابةً لدرجات الحرارة المرتفعة ومستويات الأكسجين المتفاوتة، من بين أمور أخرى.

كما حذر يوريش من أن بحثه لم يقيس مستويات إطلاق غاز الميثان أو امتصاصه من تربة القطب الشمالي، مما ترك سؤال التأثير الفعلي للميكروبات على البيئة دون إجابة.

وأكد كنوبلوش على الحاجة إلى مزيد من البيانات، مشيرًا إلى أننا ما زلنا لا نستطيع أن نقول على وجه اليقين ما إذا كان القطب الشمالي في المستقبل سيكون أكثر رطوبة أو أكثر جفافًا، وبالتالي كيف سيبدو انبعاث الميثان.

وقال: “لدينا الكثير من النماذج، وهناك الكثير من عمليات المحاكاة، لكن ليس لدينا الكثير من البيانات على الأرض”. “أعتقد أن الأسئلة الكبيرة هي في الواقع مدى سرعة تحلل المادة، وكم ستذوب، وفي أي وقت تتحلل ثم يتم إطلاقها، وكيف سيتأثر النظام بتغير الغطاء النباتي.”

تم نشر هذه المقالة في الأصل على Eos.org. اقرأ المادة الأصلية.