REKLAM

İklim değişikliği için toprak bazlı çözüme doğru 

Yeni bir çalışma, topraktaki biyomoleküller ile kil mineralleri arasındaki etkileşimleri inceledi ve bitki bazlı karbonun toprakta tutulmasını etkileyen faktörlere ışık tuttu. Biyomoleküller ve kil mineralleri üzerindeki yükün, biyomoleküllerin yapısının, topraktaki doğal metal bileşenlerinin ve biyomoleküller arasındaki eşleşmenin topraktaki karbonun tutulmasında anahtar rol oynadığı bulunmuştur. Topraklarda pozitif yüklü metal iyonlarının varlığı karbon tutulmasını desteklerken, biyomoleküller arasındaki elektrostatik eşleşme, biyomoleküllerin kil minerallerine adsorpsiyonunu engelledi. Bulgular, topraktaki karbonu hapsetmede en etkili toprak kimyasını tahmin etmede yardımcı olabilir ve bu da atmosferdeki karbonu azaltmak, küresel ısınma ve iklim değişikliği için toprak bazlı çözümlerin önünü açabilir.   

Karbon döngüsü, karbonun atmosferden Dünya üzerindeki bitki ve hayvanlara ve tekrar atmosfere hareketini içerir. Okyanus, atmosfer ve canlı organizmalar, karbon döngüsünün gerçekleştiği ana rezervuarlar veya yutaklardır. Çok karbon kayalarda, çökeltilerde ve topraklarda depolanır/tutulur. Kayalardaki ve çökeltilerdeki ölü organizmalar milyonlarca yıl içinde fosil yakıtlara dönüşebilir. Fosil yakıtların enerji ihtiyacını karşılamak amacıyla yakılması, atmosfere büyük miktarda karbon salımına neden olmakta, bu durum atmosferik karbon dengesini bozmakta, küresel ısınmaya ve buna bağlı olarak iklim değişikliğine katkıda bulunmaktadır.  

Küresel ısınmayı 1.5 yılına kadar sanayi öncesi seviyelere kıyasla 2050°C ile sınırlamak için çaba sarf ediliyor. Küresel ısınmayı 1.5°C ile sınırlamak için sera gazı emisyonlarının 2025'ten önce zirveye ulaşması ve 2030'a kadar yarıya indirilmesi gerekiyor. Ancak son küresel stok sayımı dünyanın bu yüzyılın sonuna kadar sıcaklık artışını 1.5°C ile sınırlama yolunda olmadığını ortaya koydu. Geçiş, 43 yılına kadar sera gazı emisyonunda mevcut hedefler çerçevesinde küresel ısınmayı sınırlayabilecek %2030'lük bir azalmayı başarmaya yetecek kadar hızlı değil. 

It is in this context that the role of soil organik karbon İklim değişikliğinde (SOC), hem küresel ısınmaya yanıt olarak potansiyel bir karbon emisyon kaynağı hem de atmosferik karbonun doğal bir kaynağı olarak önem kazanıyor.  

Tarihsel karbon yüküne (yani sanayi devriminin başladığı 1,000'den bu yana yaklaşık 1750 milyar ton karbon emisyonu) rağmen, küresel sıcaklıktaki herhangi bir artış, atmosferdeki topraktan daha fazla karbon salma potansiyeline sahiptir, dolayısıyla mevcut karbonun korunması zorunluluğu vardır. toprak karbon stokları.   

Soil as a sink of organik karbon 

Soil is still Earth’s second largest (after ocean) sink of organik carbon. It holds about 2,500 billion tons of carbon which is about ten times the amount held in the atmosphere, yet it has huge untapped potential to sequester atmospheric carbon. Croplands could trap between 0.90 and 1.85 petagrams (1 Pg = 1015 Gram) yıllık karbon (Pg C) miktarı, bu da hedefin yaklaşık %26-53'ü kadardır.4 Girişimi başına 1000” (that is, 0.4% annual growth rate of the standing global soil organik carbon stocks can offset the current increase in carbon emission in the atmosphere and contribute to meet the climate target). However, the interplay of factors influencing trapping of plant-based organik matter in the soil is not very well understood. 

Karbonun toprakta kilitlenmesini neler etkiler?  

A new study sheds light on what determines whether a plant-based organik matter will be trapped when it enters soil or whether it will end up feeding microbes and return carbon to the atmosphere in the form of CO2. Biyomoleküller ile kil mineralleri arasındaki etkileşimlerin incelenmesinin ardından araştırmacılar, biyomoleküller ve kil mineralleri üzerindeki yükün, biyomoleküllerin yapısının, topraktaki doğal metal bileşenlerinin ve biyomoleküller arasındaki eşleşmenin topraktaki karbon tutulmasında anahtar rol oynadığını buldu.  

Kil mineralleri ve bireysel biyomoleküller arasındaki etkileşimlerin incelenmesi, bağlanmanın öngörülebilir olduğunu ortaya çıkardı. Kil mineralleri negatif yüklü olduğundan, pozitif yüklü bileşenlere (lizin, histidin ve treonin) sahip biyomoleküller güçlü bağlanma yaşadı. Bağlanma aynı zamanda bir biyomolekülün pozitif yüklü bileşenlerini negatif yüklü kil mineralleriyle hizalayacak kadar esnek olup olmadığından da etkilenir.  

Elektrostatik yük ve biyomoleküllerin yapısal özelliklerinin yanı sıra topraktaki doğal metal bileşenlerin de köprü oluşumu yoluyla bağlanmada önemli rol oynadığı tespit edildi. Örneğin, pozitif yüklü magnezyum ve kalsiyum, negatif yüklü biyomoleküller ile kil mineralleri arasında bir köprü oluşturarak bir bağ oluşturdu ve topraktaki doğal metal bileşenlerin toprakta karbon tutulmasını kolaylaştırabileceğini düşündürdü.  

Öte yandan biyomoleküllerin kendi aralarındaki elektrostatik çekim, bağlanmayı olumsuz yönde etkiledi. Aslında biyomoleküller arasındaki çekim enerjisinin, bir biyomolekülün kil mineraline olan çekim enerjisinden daha yüksek olduğu bulunmuştur. Bu, biyomoleküllerin kile adsorpsiyonunun azalması anlamına geliyordu. Böylece, topraktaki pozitif yüklü metal iyonlarının varlığı karbonun tutulmasını kolaylaştırırken, biyomoleküller arasındaki elektrostatik eşleşme, biyomoleküllerin kil minerallerine adsorpsiyonunu engelledi.  

These new findings about how organik carbon biomolecules bind to the clay minerals in the soil could help modify the soil chemistries suitably to favour carbon trapping, thus pave way for soil-based solutions for climate change. 

*** 

Referanslar:  

  1. Zomer, RJ, Bossio, DA, Sommer, R. ve diğerleri. Ekili Topraklarda Artan Organik Karbonun Küresel Tutulma Potansiyeli. Bilim Temsilcisi 7, 15554 (2017). https://doi.org/10.1038/s41598-017-15794-8 
  1. Rumpel, C., Amiraslani, F., Chenu, C. ve diğerleri. 4p1000 girişimi: Sürdürülebilir bir kalkınma stratejisi olarak toprakta organik karbon tutumunun uygulanmasına yönelik fırsatlar, sınırlamalar ve zorluklar. Ambio 49, 350–360 (2020). https://doi.org/10.1007/s13280-019-01165-2  
  1. Wang J., Wilson RS ve Aristilde L., 2024. Su-kil arayüzlerinde biyomoleküllerin adsorpsiyon hiyerarşisinde elektrostatik bağlanma ve su köprüsü. PNAS. 8 Şubat 2024.121 (7) e2316569121. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2316569121  

*** 

Umeş Prasad
Umeş Prasad
Bilim gazetecisi | Kurucu editör, Scientific European dergisi

Haber bültenimize abone olun

En son haberler, teklifler ve özel duyurular ile güncellenecektir.

En Popüler Makaleler

Sentetik Embriyolar Yapay Organlar Çağında Yer Alabilir mi?   

Bilim adamları, memeli embriyonik gelişiminin doğal sürecini...

Ölen Bir Donörden Rahim Nakli Sonrası İlk Başarılı Gebelik ve Doğum

Ölen bir donörden ilk rahim nakli...

Bükülebilir ve Katlanabilir Elektronik Cihazlar

Mühendisler, ince bir malzemeden yapılmış bir yarı iletken icat ettiler...
- Reklam -
47,681TakipçilerTwitter'da takip edin :
1,772TakipçilerTwitter'da takip edin :
30AbonelerÜye olun