Permafrost ontdooit, rol microben is grote onbekende
Meer onderzoek naar de onbekende rol van microben in ontdooiend permafrost is dringend nodig, onderstrepen NESSC-wetenschappers in een nieuw wetenschappelijk artikel. Permafrost gebieden over de hele wereld zijn door de opwarming van de aarde langzaam aan het ontdooien, waardoor er meer en meer smeltmeren ontstaan. Deze smeltmeren worden bevolkt door microbiologisch leven dat broeikasgassen produceert. De toename van smeltmeren kan daarom in potentie de opwarming van het klimaat veder versterken. Voorspellingen voor de toekomst zijn echter moeilijk te maken vanwege een gebrek aan kennis over deze microben. Meer onderzoek naar micro-organismen in smeltmeren is daarom dringend nodig, zo schrijven de onderzoekers in een artikel gepubliceerd in Trends in Microbiology.
De permafrost is een ondergrondse laag die een kwart van het landoppervlak van het noordelijk halfrond beslaat. Het bevat een grote hoeveelheid bevroren organisch materiaal. Door het opwarmen van de aarde ontdooit deze laag langzaam, waardoor al dit organisch materiaal vrijkomt en er steeds meer en grotere smeltmeren gevormd worden. ‘Er ontstaan immens grote weideachtige vlaktes met veel kleine meertjes bij elkaar. Dit soort kilometerslange gebieden zie je bijvoorbeeld in Noord-Canada’, legt Cornelia Welte uit, onderzoeker op de afdeling Ecologische Microbiologie aan de Radboud Universiteit Nijmegen.
In de zuurstofloze bodems zetten micro-organismen het organisch materiaal om naar het broeikasgas methaan. Er is een grote kans dat deze smeltmeren het broeikaseffect daarmee verder versterken.
Meetproblemen
Er wordt wereldwijd veel onderzoek gedaan naar veranderingen in de permafrost, maar het is nog steeds erg moeilijk om te voorspellen wat de precieze impact van smeltmeren is op het veranderende klimaat. Samen met NESSC-onderzoeker Michiel in ’t Zandt verzamelde Welte alle beschikbare kennis over smeltmeren en zag een groot gebrek aan gegevens over het microbiologisch leven daar.
‘Onderzoekers meten vaak maar één meer en extrapoleren die gegevens dan naar het hele gebied. En dat blijkt niet altijd te kloppen. Elk smeltmeer is anders, en daarmee verschilt ook welke micro-organismen erin voorkomen’, zegt in ’t Zandt.
Dat de gebieden in de winter vaak onherbergzaam zijn, helpt ook niet mee. ‘Het is in de winter moeilijk om in deze gebieden te meten. Wat we zien is dat er in de winter methaan wordt geproduceerd en opgeslagen wordt in het ijs van het bevroren meer. In de lente, als het ijs smelt, komt er dan een enorme uitstoot van methaan. Om hoeveel methaan dit gaat, is lastig te zeggen’, zegt Welte.
Snelle test
Er moet dus op meer plekken en vaker gemeten worden, concluderen de onderzoekers. Maar dat is gemakkelijker gezegd dan gedaan. ‘We hebben op dit moment veel ingewikkelde testen die lang duren. Als we het microbiologisch onderzoek wat we nu doen voor álle meren zouden moeten doen, dan zou dat niet mogelijk zijn. We hebben dus een snellere en gemakkelijkere test nodig waarmee we snel veel gegevens kunnen verzamelen.’
Maar om zo’n snelle test te kunnen ontwikkelen, moeten de onderzoekers eerst precies begrijpen welke factoren een rol spelen bij de productie van broeikasgassen in deze meren. ‘We zien dat door verschillende methaanconsumerende micro-organismen een groot deel van het methaan ook weer wordt omgezet naar het minder schadelijke broeikasgas koolstofdioxide. Maar we weten eigenlijk nog vrij weinig van deze methaan-etende bacteriën, ondanks dat we weten dat ze een rol spelen in de smeltmeren’, aldus Welte.
Smeltmeren in een flesje
En daarom zijn de Radboud microbiologen dit druk aan het onderzoeken. ‘We hebben eerder bodemmonsters van twee smeltmeren uit Alaska kunnen gebruiken die collega-onderzoekers van NESSC van de VU Amsterdam hebben meegenomen’, vertelt in ’t Zandt. ‘We hebben een klein beetje van deze smeltmeren in flesjes gedaan en gekeken naar de invloed van temperatuur op de methaanproductie door de aanwezige micro-organismen. Na dit experiment bijna een jaar lang te hebben gedaan, zagen we inderdaad onder andere dat de methaanproductie sneller gaat bij hogere temperaturen. Maar er is zeker nog meer onderzoek nodig naar andere invloeden, zoals bijvoorbeeld de invloed van zeewater op het microbiologisch systeem in smeltmeren.’
Artikel:
Roles of thermokarst lakes in a warming world
Trends in Microbiology, 2020
in ‘t Zandt, M., Liebner, S. and Welte, C. U.
Dit onderzoek maakt deel uit van de Zwaartekrachtprogramma’s Netherlands Earth System Science Center (NESSC) en Soehngen Institute for Anaerobic Microbiology (SIAM)