Կլիմայի փոփոխության համար հողի վրա հիմնված լուծում 

Նոր ուսումնասիրությունը ուսումնասիրել է հողում բիոմոլեկուլների և կավե հանքանյութերի փոխազդեցությունը և լույս սփռել այն գործոնների վրա, որոնք ազդում են հողում բույսերի վրա հիմնված ածխածնի թակարդման վրա: Պարզվել է, որ բիոմոլեկուլների և կավե միներալների լիցքը, բիոմոլեկուլների կառուցվածքը, հողում բնական մետաղի բաղադրիչները և բիոմոլեկուլների միջև զուգակցումը առանցքային դեր են խաղում հողում ածխածնի յուրացման գործում: Մինչ հողերում դրական լիցքավորված մետաղական իոնների առկայությունը նպաստում էր ածխածնի թակարդին, բիոմոլեկուլների միջև էլեկտրաստատիկ զուգավորումը արգելակում էր բիոմոլեկուլների կլանումը կավե միներալներում: Գտածոները կարող են օգտակար լինել հողի քիմիայի կանխատեսման համար, որն առավել արդյունավետ է հողում ածխածնի թակարդում, որն իր հերթին կարող է ճանապարհ հարթել հողի վրա հիմնված լուծումների համար՝ մթնոլորտում ածխածնի կրճատման և գլոբալ տաքացման և գլոբալ տաքացման համար: կլիմայի փոփոխությունը.   

Ածխածնի ցիկլը ներառում է ածխածնի տեղափոխումը մթնոլորտից դեպի Երկրի վրա գտնվող բույսեր և կենդանիներ և հետ դեպի մթնոլորտ: Օվկիանոսը, մթնոլորտը և կենդանի օրգանիզմները հանդիսանում են հիմնական ջրամբարներ կամ խորտակիչներ, որոնց միջով անցնում է ածխածնի ցիկլը: Շատ բնածուխ պահվում է/պահվում է ապարներում, նստվածքներում և հողերում: Ժայռերի և նստվածքների մեռած օրգանիզմները միլիոնավոր տարիների ընթացքում կարող են վերածվել հանածո վառելիքի: Էներգիայի կարիքները բավարարելու համար հանածո վառելիքի այրումը մթնոլորտում արտազատում է մեծ քանակությամբ ածխածին, որը խախտել է մթնոլորտի ածխածնի հավասարակշռությունը և նպաստել գլոբալ տաքացմանը և հետևաբար կլիմայի փոփոխությունը.  

Մինչև 1.5 թվականը գլոբալ տաքացումը մինչև 2050°C սահմանափակելու համար: Գլոբալ տաքացումը մինչև 1.5°C սահմանափակելու համար ջերմոցային գազերի արտանետումները պետք է հասնեն մինչև 2025 թվականը և կրկնակի կրճատվեն մինչև 2030 թվականը: պարզվել է, որ աշխարհը չի պատրաստվում սահմանափակել ջերմաստիճանի բարձրացումը մինչև այս դարի վերջը մինչև 1.5 °C: Անցումը այնքան արագ չէ, որ մինչև 43 թվականը հասնի ջերմոցային գազերի արտանետումների 2030%-ով կրճատմանը, ինչը կարող է սահմանափակել գլոբալ տաքացումը ներկայիս հավակնությունների շրջանակներում: 

Հենց այս համատեքստում է հողի դերը օրգանական ածխածին (SOC) մեջ կլիմայի փոփոխությունը դառնում է կարևոր և՛ որպես ածխածնի արտանետումների պոտենցիալ աղբյուր՝ ի պատասխան գլոբալ տաքացման, և՛ որպես մթնոլորտային ածխածնի բնական արտանետում:  

Ածխածնի պատմական ժառանգական բեռը (այսինքն՝ մոտ 1,000 միլիարդ տոննա ածխածնի արտանետում 1750 թվականից ի վեր, երբ սկսվեց արդյունաբերական հեղափոխությունը), չնայած գլոբալ ջերմաստիճանի ցանկացած բարձրացում կարող է ավելի շատ ածխածին արտազատել մթնոլորտում հողից, հետևաբար գոյություն ունեցողը պահպանելու հրամայական է։ հողի ածխածնի պաշարներ.   

Հողը որպես լվացարան օրգանական բնածուխ 

Հողը շարունակում է մնալ երկրագնդի ամենամեծ (օվկիանոսից հետո) խորտակիչը օրգանական Ածխածին. Այն պարունակում է մոտ 2,500 միլիարդ տոննա ածխածին, ինչը մոտավորապես տասն անգամ ավելի է, քան մթնոլորտում պահվող քանակությունը, սակայն այն հսկայական չօգտագործված ներուժ ունի մթնոլորտային ածխածնի զավթման համար: Բուսաբուծական հողերը կարող են թակարդել 0.90-ից 1.85 պետագրամ (1 Pg = 10¹⁵ գրամ) ածխածնի (Pg C) տարեկան, որը կազմում է թիրախի մոտ 26–53%-ը:4 1000-ին Նախաձեռնություն(այսինքն՝ գլոբալ հողի 0.4% տարեկան աճի տեմպ օրգանական ածխածնի պաշարները կարող են փոխհատուցել մթնոլորտում ածխածնի արտանետումների ընթացիկ աճը և նպաստել դրանց բավարարմանը կլիմա թիրախ): Այնուամենայնիվ, բույսերի թակարդում ազդող գործոնների փոխազդեցությունը օրգանական հողի նյութը այնքան էլ լավ հասկանալի չէ: 

Ինչն է ազդում հողում ածխածնի արգելափակման վրա  

Նոր ուսումնասիրությունը լույս է սփռում այն ​​բանի վրա, թե ինչն է որոշում՝ արդյոք բուսական ծագումը օրգանական նյութը կմտնի թակարդում, երբ այն մտնի հող, թե արդյո՞ք այն կավարտվի միկրոբների սնուցմամբ և ածխածինը կվերադարձնի մթնոլորտ՝ CO-ի տեսքով:₂. Կենսամոլեկուլների և կավի միներալների փոխազդեցությունների ուսումնասիրությունից հետո հետազոտողները պարզեցին, որ բիոմոլեկուլների և կավե հանքանյութերի լիցքը, բիոմոլեկուլների կառուցվածքը, բնական մետաղի բաղադրամասերը հողում և բիոմոլեկուլների միջև զուգակցումը առանցքային դեր են խաղում հողում ածխածնի յուրացման գործում:  

Կավե միներալների և առանձին բիոմոլեկուլների փոխազդեցության ուսումնասիրությունը ցույց տվեց, որ կապը կանխատեսելի էր: Քանի որ կավե հանքանյութերը բացասաբար են լիցքավորված, դրական լիցքավորված բաղադրիչներով կենսամոլեկուլները (լիզին, հիստիդին և թրեոնին) ուժեղ կապ են ունեցել: Կապի վրա ազդում է նաև այն, թե արդյոք բիոմոլեկուլը բավականաչափ ճկուն է՝ իր դրական լիցքավորված բաղադրիչները հավասարեցնելու համար բացասական լիցքավորված կավե հանքանյութերին:  

Բացի էլեկտրաստատիկ լիցքից և բիոմոլեկուլների կառուցվածքային առանձնահատկություններից, պարզվել է, որ հողի բնական մետաղի բաղադրիչները կարևոր դեր են խաղում կամրջի ձևավորման միջոցով կապվելու գործում: Օրինակ՝ դրական լիցքավորված մագնեզիումը և կալցիումը կամուրջ են ձևավորել բացասական լիցքավորված բիոմոլեկուլների և կավե հանքանյութերի միջև՝ կապ ստեղծելու համար, ինչը հուշում է, որ հողում բնական մետաղական բաղադրիչները կարող են հեշտացնել ածխածնի թակարդումը հողում:  

Մյուս կողմից, բիոմոլեկուլների միջև էլեկտրաստատիկ ներգրավումը բացասաբար է ազդել կապի վրա: Փաստորեն, պարզվել է, որ բիոմոլեկուլների միջև ներգրավման էներգիան ավելի բարձր է, քան բիոմոլեկուլի կավե հանքանյութի ձգման էներգիան: Սա նշանակում էր բիոմոլեկուլների կլանման նվազում կավի մեջ: Այսպիսով, չնայած հողերում դրական լիցքավորված մետաղական իոնների առկայությունը նպաստում էր ածխածնի թակարդին, բիոմոլեկուլների միջև էլեկտրաստատիկ զուգավորումը արգելակում էր բիոմոլեկուլների կլանումը կավե միներալներում:  

Այս նոր բացահայտումները, թե ինչպես օրգանական ածխածնի բիոմոլեկուլները, որոնք կապվում են հողի կավե հանքանյութերի հետ, կարող են օգնել հողի քիմիայի փոփոխմանը, որպեսզի նպաստեն ածխածնի թակարդմանը՝ այդպիսով ճանապարհ հարթել հողի վրա հիմնված լուծումների համար: կլիմայի փոփոխությունը. 

*** 

Հիշատակում:  

1. Zomer, RJ, Bossio, DA, Sommer, R. et al. Բուսաբուծության հողերում օրգանական ածխածնի ավելացման գլոբալ սեկվեստրային ներուժը: Sci Rep 7, 15554 (2017): https://doi.org/10.1038/s41598-017-15794-8 

2. Rumpel, C., Amiraslani, F., Chenu, C. et al. 4p1000 նախաձեռնությունը. հնարավորություններ, սահմանափակումներ և մարտահրավերներ հողի օրգանական ածխածնի առգրավման իրականացման համար՝ որպես կայուն զարգացման ռազմավարություն: Ambio 49, 350–360 (2020): https://doi.org/10.1007/s13280-019-01165-2  

3. Wang J., Wilson RS, and Aristilde L., 2024. Էլեկտրաստատիկ զուգավորում և ջրի կամրջում բիոմոլեկուլների կլանման հիերարխիայում ջուր-կավ միջերեսներում: PNAS. 8 Փետրվար 2024.121 (7) e2316569121. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2316569121  

***