3月2日發(fā)表在PLoS ONE的研究論文指出，正如大多數(shù)科學(xué)家們推定的那樣，土壤中的微生物——有機(jī)物對我們地球的碳循環(huán)發(fā)揮著重大的影響，但它們很可能不適應(yīng)地球上的氣候變化。

    這個發(fā)現(xiàn)意味著，關(guān)于我們這個正在變暖星球未來氣候的很大一部分?jǐn)?shù)據(jù)，很難納入目前的計算機(jī)模型進(jìn)行研究。

    土壤中含有大量的碳，舉例來說，在深林中，通常地表之下的含碳量比樹冠上更高，這些碳會發(fā)生哪些變化對于我們這個星球的未來有著很重要的影響。細(xì)菌、真菌和其它微生物是核心成員，它們將土壤中的碳和其它元素轉(zhuǎn)化成排入大氣中的二氧化碳和其它氣體。

    “土壤是環(huán)境變化的重要緩沖系統(tǒng)，而微生物群落是這個緩沖的基礎(chǔ)。如果微生物群落沒有起到我們預(yù)想的緩沖作用，那么就會給整個環(huán)境對氣候變化的適應(yīng)帶來問題，”文章的作者凡妮莎-貝利說，她是美國能源部西北太平洋國家實驗室的研究人員。

    這項研究是在一項從華盛頓州東部山區(qū)移植土壤的耗時17年的獨特研究基礎(chǔ)上做出的。研究團(tuán)隊將一部分樣本放置在山腰下500米的地方，那里的環(huán)境比較溫暖、干燥，另一部分樣本位于山腰上500米處，比較涼爽、濕潤的氣候中。17年后，他們在實驗室分析了兩組“本土”土壤樣本，以及之前放置在兩個地點的“控制”樣本。

    科學(xué)家們分析了微生物群落的組成，他們的酶活性，以及他們的呼吸率——微生物能夠以多快的速度將土壤中的碳轉(zhuǎn)化成釋放到大氣中的二氧化碳。

    科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，即使經(jīng)歷了17年的時間，微生物的適應(yīng)性仍然比他們預(yù)想的要小。雖然樣本中微生物的組成并沒有發(fā)生太大變化，兩組移植土壤中的微生物保持了它們在“本土”氣候中的大部分特征，包括它們初始的呼吸率。

    但是文章的作者說，這個信息不能讓科學(xué)家們簡單地假定，微生物會靈敏地應(yīng)對氣候變化。

    “土壤中的原始生態(tài)環(huán)境在17年后繼續(xù)對微生物活性施加深遠(yuǎn)影響，這一事實相當(dāng)令人驚訝，”這篇文章的合著者本-邦德-蘭姆伯蒂說，他是美國西北太平洋國家實驗室(PNNL)和馬里蘭大學(xué)合作共建的研究中心的研究人員。

    “我們不能認(rèn)為，土壤對氣候變化的反應(yīng)與很多科學(xué)模型假設(shè)的方式一樣，”邦德-蘭姆伯蒂補(bǔ)充道。

    在他們的研究中，西北太平洋國家實驗室的科學(xué)家們利用山區(qū)的地形優(yōu)勢，在那里氣候變化迅速。僅僅向上500米，溫度平均降低5攝氏度，每年的平均降雨量增加了大約5厘米。這意味著在山上較高的地方，有著更加豐富的植被，因此微生物群落就有了更多可供利用的碳。

    由于濕潤的氣候和富含碳的環(huán)境，因此，將“本土”微生物移動到較高地點，微生物呼吸率自然地升高；當(dāng)它們被移動的較低位置時，到了比較溫暖的地點，它們繼續(xù)保持較高的呼吸率。從較低地點移植到較高地點的微生物對于氣溫變化的響應(yīng)異常地小，雖然生物學(xué)理論和氣候模型預(yù)測這種響應(yīng)應(yīng)該有很大變化。

    “隨著我們的氣候變化，所有的微生物都將經(jīng)歷新的條件和更加極端的情況，”土壤微生物學(xué)家貝利說?！皻夂蜃兓荒芎唵蔚乩斫鉃槿蜃兣?，也會有風(fēng)暴潮、持續(xù)的干旱；一些地方的溫和氣候可能會終止。這項研究讓我們了解到，微生物在不同條件下，如何能平穩(wěn)渡過這樣的變化。它們作用可能會受到不同尋常的抑制。”