Jak mohou mikrobi zpomalit globální oteplování

Zdá se, že konečně existuje lék, který je kromě účinné také velmi zajímavý. Je to o mikrobio z řádu Methanosarcinales, který našla skupina vědců z RadBoud University v Nizozemsku a Institutu Maxe Plancka pro mořskou mikrobiologii v německých Brémách, kteří připravili studii, která byla publikována v Proceedings of the National Academy of Sciences.

Velmi zajímavé zjištění, které by bezpochyby mohlo představovat před a po boji proti následkům, které by globální oteplování mohlo přinést.

Vědci již tušili, že existuje mikrob, který může jíst, nejen metan, ale také železo, ale dosud ho nenašli. Naštěstí objevili oblouk, který používá železo k přeměně metanu na oxid uhličitý. Tím se snižuje množství železa dostupného pro jiné bakterie, čímž se spouští energetická kaskáda, která ovlivňuje cyklus železo-methan a emise metanu. Kromě toho je tento objev součástí kontextu probíhajícího výzkumu vztah mezi houbami a globálním oteplováním.

A jako by to nestačilo, mohou tyto archaey přeměňovat dusičnany na amonium, které je potravou bakterií anamnoxu, které přeměnit amoniak na dusík… Bez použití kyslíku! To je obzvláště důležité pro čištění odpadních vod, jak zdůraznil Boran Kartal, mikrobiolog z Institutu Maxe Plancka, který dodal:

"Bioreaktor obsahující anaerobní metan a mikroorganismy oxidující amonium lze použít k současné přeměně amonia, metanu a oxidovaného dusíku v odpadních vodách na plynný dusík a oxid uhličitý, které mají mnohem nižší potenciál globálního oteplování."

Přestože věděli o existenci těchto oxidačních činidel metanu závislých na železe, nedokázali je izolovat. Podařilo se jim je však najít ve vlastní sbírce vzorků a nyní mohou být použity k omezení globálního oteplování.

Mikrobi představují zásadní zdroj v boji proti změně klimatu a globálnímu oteplování. S jeho schopnost metabolizovat různé sloučeniny, včetně skleníkových plynů, se tyto mikroorganismy ukazují jako zásadní spojenci při snižování škodlivých emisí.

Klíčová role mikrobů při zachycování uhlíku

Zatímco se lidé snaží bojovat proti dopadům změny klimatu, možná je čas obrátit se na mikroby jako na naše zásadní řešení globálního oteplování. Mikrobi jsou zodpovědní za mnoho historických změn životního prostředí, které utvářely Zemi. Tyto drobné generátory života přežily miliardy let a budoucí výzkum může obsahovat odpovědi, které jsme celou dobu hledali. Kromě toho studium dopady změny klimatu na mikroby stává stále aktuálnější.

Mikrobi, včetně bakterií a hub, jsou zásadní pro udržení a zdravá půda a bojovat proti změně klimatu. Klíčovým prvkem v této souvislosti je sekvestrace uhlíku. Půdní mikrobi jsou zásadní pro sekvestraci uhlíku. Některé bakterie a řasy přeměňují oxidu uhličitého na organickou hmotu, která se následně ukládá v půdě. To pomáhá odstraňovat přebytečný oxid uhličitý z atmosféry a zmírňovat dopady globálního oteplování.

Některé z hlavních půdních mikrobů zapojených do sekvestrace uhlíku jsou:

• Mykorhizní houby: Tyto houby vytvářejí vzájemné vztahy s kořeny rostlin a pomáhají jim absorbovat živiny a vodu z půdy. Oni také hrají roli roli v sekvestraci uhlíku zvýšením množství uhlíku uloženého v půdě.
• Aktinobakterie: O těchto bakteriích je známo, že rozkládají rostlinný odpad a další organickou hmotu a uvolňují se oxidu uhličitého v procesu. Hrají také roli při sekvestraci uhlíku produkcí organických sloučenin, které pomáhají stabilizovat organickou hmotu v půdě.
• Rhizobia: Tyto bakterie vytvářejí symbiotické vztahy s luštěninami, fixují dusík ze vzduchu a zpřístupňují jej rostlině. Tento proces také pomáhá zvýšit množství uhlíku uloženého v půdě.
• Arbuskulární mykorhizní houby: Tyto houby vytvářejí symbiotické vztahy s širokou škálou rostlinných druhů a hrají klíčovou roli v sekvesstraci uhlíku tím, že zvyšují množství uhlíku uloženého v půdě.
• Proteobakterie: Tyto bakterie rozkládají rostlinný odpad a další organickou hmotu a uvolňují oxid uhličitý. Mohou však také hrát roli roli v sekvestraci uhlíku produkcí sloučenin, které pomáhají stabilizovat půdní organickou hmotu.

Mikrobi a cyklus dusíku

Dusík je klíčovou živinou pro růst rostlin, ale musí být ve správné formě, aby jej mohly rostliny využít. Půdní mikrobi hrát zásadní roli v koloběhu živin. Rozkládají organickou hmotu, jako jsou mrtvé rostliny a živočichové, a uvolňují základní živiny do půdy. Rostliny dokážou tyto živiny absorbovat a využít je pro svůj růst a vývoj.

Například bakterie fixující dusík, jako např Rhizobiumpřeměňují atmosférický dusík na formu, kterou mohou rostliny využívat, jako je amoniak nebo dusitan. Tento proces, nazývaný fixace dusíku, je nezbytný pro růst mnoha rostlin, protože dusík je kritickou složkou proteinů a dalších buněčných struktur. Interakce mikrobů s cyklem dusíku je životně důležitá pro zdraví půdy a ekosystémů.

Toto jsou některé z klíčových mikrobů zapojených do cyklu dusíku:

• Bakterie fixující dusík: Tyto bakterie, jako nap Rhizobia y Azotobacter, dokáže přeměnit atmosférický dusík do formy využitelné rostlinami. Tento proces, nazývaný fixace dusíku, je nezbytný pro růst rostlin a zdraví ekosystému.
• Bakterie oxidující amoniak: Tyto bakterie, jako nap Nitrosomonas y Nitrosococcuspřeměňují amoniak na dusitany, což je přechodná forma dusíku.
• Bakterie oxidující dusitany: Tyto bakterie, jako nap nitrobactapřeměňují dusitany na dusičnany, což je další přechodná forma dusíku.
• Denitrifikační bakterie: Tyto bakterie, jako nap Pseudomonas y Paracoccuspřeměňují dusičnany zpět na plynný dusík, který se uvolňuje do atmosféry.

Mikroby a růst rostlin

Půdní mikrobi hrají zásadní roli v růstu rostlin. Rozkládají organickou hmotu, poskytovat živinypodporuje vývoj kořenů a chrání před chorobami. Jiné mikroby a houby pomáhají rozkládat složité organické molekuly, jako je celulóza a lignin, na jednodušší sloučeniny, které mohou rostliny využít. Tento proces, známý jako rozklad, vrací do půdy různé živiny, jako je uhlík, dusík, fosfor a síra. Půdní mikrobi také produkují mnoho Vitamíny a další sloučeniny, které podporují růst a jsou absorbovány rostlinami. Například půdní bakterie produkují vitamín B12, který je nezbytný pro růst a vývoj rostlin.

Některé půdní mikroby, jako jsou mykorhizní houby, vytvářejí symbiotické vztahy s kořeny rostlin. Tyto houby pomáhají zlepšit absorbce vody a živin prostřednictvím kořenů rostlin, což podporuje jejich růst a vývoj. Půdní mikrobi mohou také pomoci chránit rostliny před chorobami. Například některé bakterie produkují antibiotika, která mohou zabíjet nebo inhibovat růst patogenních mikrobů, jako jsou bakterie a houby, které způsobují onemocnění rostlin. Interakce mezi mikroby a rostlinami je klíčovým faktorem pro udržitelnost zemědělství.

Koloběh živin a jeho význam

Koloběh živin pomáhá půdě. Kromě dusíku pomáhají půdní mikrobi koloběhu dalších živin. základní živiny, jako je fosfor a draslík, díky čemuž jsou dostupné pro růst rostlin. Tento proces, známý jako koloběh živin, pomáhá udržovat zdraví půdy a úrodnost.

Toto jsou některé z klíčových mikrobů zapojených do koloběhu živin:

• Rozkladače: Tyto mikroby, jako jsou houby a bakterie, rozkládají mrtvou organickou hmotu a recyklují její živiny zpět do půdy.
• Bakterie rozpouštějící fosfor: Tyto bakterie, jako nap bacil y Pseudomonas, dokáže recyklovat fosfor z nerozpustných zdrojů a zpřístupnit jej rostlinám a dalším organismům.
• Bakterie oxidující síru: Tyto bakterie, jako nap Thiobacilus y Beggiatoahrají klíčovou roli v cyklu síry oxidací sloučenin síry a zpřístupňují síru dalším organismům v ekosystému.

Snížení znečištění půdy

Půdní mikrobi mohou snížit vaše kontaminace. Mnoho průmyslových procesů a spotřebních produktů uvolňuje do životního prostředí škodlivé chemikálie, které znečišťují půdu. Některé půdní mikroby však dokážou tyto kontaminanty rozložit a pomoci tak vyčistit kontaminovanou půdu a chránit ekosystém. Je také důležité zvážit, jak znečištění ovlivňuje přirozené biogeochemické cykly.

Když se odpad rozkládá, uvolňuje metan, další silný skleníkový plyn. Metan je silný skleníkový plyn, který přispívá ke globálnímu oteplování a může negativně ovlivnit úsilí o zachycování uhlíku.

Některé mikroby, zejména některé druhy archaea a bakterií, se podílejí na produkci metanu. Příkladem toho je metanogenní archaea. Tyto mikroby jsou zodpovědné za většinu produkce metanu v anaerobních prostředích, jako jsou mokřady, rýžová pole a trávicí trakt přežvýkavců. Produkují metan jako vedlejší produkt svých metabolických aktivit, které zahrnují rozklad organické hmoty. Je tedy důležité zkoumat, jak znečištění ovlivňuje biogeochemické cykly Země.

Produkce metanu těmito mikroby může uvolnit značné množství plynu do atmosféry, což může negativně ovlivnit klima a úsilí o sekvestraci uhlíku. Je však důležité si uvědomit, že ne všechny mikroby podílející se na produkci metanu jsou škodlivé. Některé mikroby, jako jsou ty, které se podílejí na výrobě bioplynu, lze využít k výrobě obnovitelné energie a zároveň snížit emise skleníkových plynů.

Mikrobiom a zdraví půdy

Zdravý půdní mikrobiom je nezbytný pro udržení zdraví půdy a podporu udržitelného zemědělství. Mikrobi hrají zásadní roli ve zdraví půdního mikrobiomu několika způsoby:

• Rozklad: Mikrobi, jako jsou houby a bakterie, rozkládají mrtvou organickou hmotu a recyklují její živiny zpět do půdy, čímž podporují růst rostlin a dalších organismů.
• Cyklus živin: Mikrobi hrají klíčovou roli v koloběhu základních prvků, jako je uhlík, dusík, fosfor a síra, skrz ekosystém. To pomáhá udržovat rovnováhu živin v půdě a zpřístupňuje je rostlinám a dalším organismům.
• Struktura půdy: Mikrobi, jako jsou mykorhizní houby, mohou pomoci zlepšit strukturu půdy vytvářením sítí hyf, které vážou částice půdy k sobě. To může pomoci zlepšit zadržování vodysnížit erozi a zvýšit celkové zdraví půdy.
• Potlačení nemoci: Mikrobi mohou pomoci potlačit choroby rostlin tím, že soutěží s patogeny o zdroje, produkují antibiotika a podporují zdravý růst kořenů.
• Hubení škůdců: Mikrobi mohou hrát roli při kontrole škůdců produkcí toxinů, které jsou toxické pro hmyz a jiné škůdce, a podporou růstu rostlin odolných vůči škůdcům.

Půdní biologické testování je zásadní pro pochopení zdraví půdy a úlohy mikrobiomu v produkci plodin. Biome Makers nabízí biologickou analýzu půdy nazvanou BeCrop Test. Test BeCrop je praktický pro zemědělce, protože tato biologická analýza půdy ukazuje zablokované cesty živin, mikrobiální diverzitu, vztah mezi houbami a bakteriemi, detekci rizika onemocnění a produkci hormonů a adaptaci na stres. S těmito údaji mohou zemědělci žádat hnojiva nebo biologické produkty přesnější pro diagnostiku specifických problémů, šetří čas a peníze a zvyšuje výnos a kvalitu plodin.

Mikroby a nemoci

Přenos a šíření patogenních mikroorganismů, rychlost jejich replikace a přežívání v prostředí jsou výrazně ovlivněny dešťovými srážkami, relativní vlhkostí, teplotou, slaností a větrem. Na vznik a šíření může mít vliv i změna klimatu infekční choroby v mořském i pozemském prostředí. Může také ovlivnit zdraví ekosystémů, což je aspekt, který si zaslouží pozornost, zejména v kontextu dopady globálního oteplování na zdraví.

Existuje například souvislost mezi zvyšujícími se teplotami mořského povrchu a onemocněními korálů: oteplování oceánů může změnit mikroflóru korálů, což přispívá ke vzniku určitých chorob. Okyselení oceánu může způsobit poškození tkání ryb, oslabit jejich imunitní systém a podpořit invazi patogenních bakterií. Něco podobného se děje s obojživelníky, když teploty stoupají. Na pozemské úrovni je mnoho patogenů rostlin a plodin citlivých na změny teploty a jsou ovlivněny klimatem.

Zvyšující se antibiotická rezistence u některých lidských patogenů je také spojena se změnou klimatu. Bylo navrženo, že zvýšení teploty může podporovat horizontální přenos genů rezistence a zvýšení rychlosti růstu patogenu. Patogeny přenášené vektory, jako jsou komáři a klíšťata, přenášené potravou, vzduchem nebo vodou, mohou být obzvláště citlivé na účinky změny klimatu.

Inovace v mikrobiální biotechnologii

Mikrobiální biotechnologie může poskytnout inovativní řešení pro udržitelnější rozvoj. Probíhá výzkum genetické manipulace s mikroorganismy, aby se zvýšila jejich schopnost redukovat N.₂O až N₂ atmosférické, aby se neutralizovaly emise tohoto plynu; Manipulujte s bachorovou mikroflórou, abyste snížili produkci CH₄; využívat mikroorganismy k výrobě biopaliv a omezit používání fosilních paliv; nebo nedávná přeměna bakterie na konzumaci CO₂.

Není pochyb o tom, že změna klimatu může ovlivnit rychlost, jakou mikrobi transformují dusík a další biogeochemické cykly. Proto je zásadní porozumět dopadu mikroorganismů na ekosystémy a tomu, jak jsou tyto zase ovlivněny změnou klimatu.

V průběhu let výzkumy ukázaly, že tyto mikroorganismy jsou nezbytné nejen pro zdraví půdy a zemědělství, ale také pro globální zdraví planetypůsobí jako regulátory klimatu a fungují jako přírodní filtry skleníkových plynů.