微生物是活跃的工程师在矿物生命周期

露天生活实验室,亚利桑那州和新墨西哥州跨越地区帮助研究人员更好地了解矿物风化的分解或溶解岩石和矿物-饲料进入地球的错综复杂的生命维持系统。

“临界区”这个名字可能给1980年代动作惊悚氛围,但科学家们用这个词来指地球陆地表面的面积负责维持生活。行星的一个相对较小的部分结构,跨度从下面的基岩地下水低层大气。

“认为它是地球的皮肤,”Jon Chorover说,部门负责人在亚利桑那大学环境科学学院的农业和生命科学。“这是有时被称为区域岩石满足生活。”

大多数人——甚至地质学家——通常不考虑岩石基础生活或生活方式可能改变岩石,但削减临界区域的核心科学,Chorover说。

接近地球科学的一个相对较新的框架,临界区域将跨学科研究人员更好地明白网络的物理、化学和生物过程形成地球的生命维持系统。

地质,全系统方法是一种思维方式,Chorover与生俱来,他花了他职业生涯的大部分努力解开化学和矿物风化的方式驱动的进化从土壤微生物碳循环。

方钱一起从北京大学博士后,Chorover最近发表的结果近10年的数据收集在圣Catalina-Jemez流域临界区域天文台——跨越一个梯度的海拔和气候岩盆地在新墨西哥州和亚利桑那州南部北部。

他们的研究成果,根据Chorover,提供一个“确凿证据”carbon-consuming微生物的活动之间的联系和转换的岩石以维持生命的土壤临界区域。

一个露天,活生生的实验室

过去,测量类似矿物风化通常不是令人兴奋的——想象研究断裂的大块岩石和看溶于烧杯回到实验室。但观察这一过程在一个自然生态系统是一个不同的故事。

在圣Catalina-Jemez流域临界区域天文台,塔测量之间的水交换森林和大气,土壤调查,阅读和气体的能量转移,和许多其他环境仪器为科学家提供第一手的复杂系统在临界区域。

该网站的一部分国家科学基金会临界区域天文台计划,这与传统的实体天文台提供了一个网络区域生态环境与科学仪器在美国操纵。

现场温度、湿度和气体传感器收集每15分钟测量一次,编译和关联数据之后,“我们发现一个强大的岩石被风化的速度之间的关系,形成土壤和微生物的活动在地下,“Chorover说Catalina-Jemez天文台的首席研究员。

打破rock-to-life周期

“矿物质、微生物和有机物是最重要的组件在地球表面,”方说。“他们相互作用不断向所有陆地生命提供养分,能源和合适的生活环境。”

这些矿物质在临界区域不断受到微生物、有机酸和水,方解释说。矿物质分解,土壤中的微生物消耗新有机物质并将其转换成植物和其他微生物为食的材料,而释放二氧化碳。

先前的研究表明,土壤有机质的微生物分解时可以引发更多的“新鲜”的有机物,如植物-土壤系统介绍了。这个过程称为“启动效应”的土壤科学家。然而,矿物风化和微生物启动之间的关系尚不清楚。

“我们的研究显示,第一次,这些必要的土壤过程耦合,如何和这两个过程不断影响土壤形成,二氧化碳排放和全球气候,”方说。“联系甚至可能与长期骑自行车和快速周转的土壤碳和养分元素在地球上。”

虽然很容易认为植物和微生物的成功是幸运的环境情况下,Chorover表示,这项研究证明了即使是最小的部分关键区域有一个实质性的作用。

“这表明生活不仅仅是一个被动的乘客在临界区域演化的轨迹,但实际上一个活跃的工程师在确定方向和路径的地球的皮肤的发展,“Chorover说。

参考:方问,陆,香港H, et al .矿物风化与微生物在临界区域启动。Nat Commun。2023;14 (1):345。doi:10.1038 / s41467 - 022 - 35671 - x

本文从以下转载材料。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。