Schimbările climatice și microorganismele

publicat de Florin Mitrea
7 vizualizări
Bacterii (ilustrație)

Microorganismele joacă roluri cruciale în schimbările climatice din poziția de utilizatori, dar și producători ai gazelor cu efect de seră.

Procesele microbiene din oceane, soluri și alte medii sunt importante componente ale ciclurilor carbonului, azotului și altor nutrimente, care sunt esențiale pentru viața de pe Pământ. Aceste procese utilizează, dar și generează gaze cu efect de seră (GHGs), inclusiv dioxid de carbon (CO2), oxid azotos (N2O) și metan (CH4). Însă activitățile umane, inclusiv cele care stimulează emisiile microbiene, accelerează schimbările climatice, perturbând echilibrul acestor cicluri naturale.

Ciclul carbonului

Ecosistemele din ocean și sol, prin intermediul proceselor microbiene, absorb aprox. 50% din emisiile antropice de carbon.

Activitatea microbiană din oceane. Algele marine fotosintetizante și cianobacteriile sunt responsabile pentru aproape jumătate dintre procesele de fotosinteză ale planetei, absorbând zeci de miliarde de tone de dioxid de carbon din atmosferă în fiecare an. În schimb, respirația și descompunerea materiei organice de către alte microorganisme marine eliberează o mare parte a acestui CO2 înapoi în atmosferă, restul rămânând depozitat la adâncime.

Dioxidul de carbon eliberat în atmosferă în cantități tot mai mari se dizolvă în oceane, crescându-le aciditatea. Există îngrijorări în ceea ce privește faptul că o aciditate mai mare a oceanelor, combinată cu temperaturile ridicate, ar putea afecta populațiile microbiene din oceane importante pentru ciclul carbonului și lanțurile trofice marine.

Activitatea microbiană din sol. La nivel terestru, fotosinteza realizată de plante consumă cea mai mare parte a CO2. Unele microorganisme din sol asimilează dioxid de carbon ele însele, iar altele contribuie indirect la acest proces prin faptul că ajută plantele să crească și stochează carbonul în sol. Cea mai mare parte a acestui carbon este eliberat din nou prin respirație și descompunerea materiei organice, microorganismele fiind responsabile de aprox. jumătate dintre aceste emisii naturale de CO2.

Se estimează că în sol sunt stocate 1500-2400 miliarde de tone de carbon organic. În consecință, degradarea și eroziunea solului cauzate de agricultură constituie un aspect îngrijorător, deoarece pot stimula descompunerea microbiană a materiei organice, crescând astfel emisiile de dioxid de carbon.

Ciclul azotului

Bacteriile fixatoare de azot din sol joacă un rol important în conversia azotului gazos în azot care poate fi utilizat de către plante. Microorganismele nitrificatoare din sol convertesc amoniacul în nitrat, eliberând în atmosferă N2O ca produs secundar. Nitrații sunt apoi degradați de către bacteriile denitrificatoare, eliberând azot gazos și mai mult N2O.

Potențialul de încălzire globală al N2O în cursul a 100 de ani este de cca. 300 de ori mai mare decât al CO2. O sursă majoră a emisiilor globale de N2O sunt activitățile umane, cum ar fi folosirea ineficientă a fertilizatorilor pe bază de amoniac și nitrat în agricultură, ceea ce stimulează activitățile de nitrificare și denitrificare ale microorganismelor.

Ciclul metanului

Microorganismele metanogene, care trăiesc în zonele umede, oceane și în intestinele rumegătoarelor și termitelor, contribuie cu 75% la emisiile naturale de CH4. Metanul are un potențial de încălzire globală de cca. 34 de ori mai ridicat decât al dioxidului de carbon. Activitățile umane contribuie cu cca. 50-60% din totalul emisiilor de metan, sursa principală fiind activitățile care stimulează microorganismele metanogene, cum ar fi creșterea vitelor sau cultivarea orezului.

Bolile asociate cu încălzirea globală

Schimbările climatice este posibil să afecteze în mod semnificativ reproducerea, transmiterea și distribuția geografică a agenților patogeni la om, animale și plante.

Bolile transmisibile prin apă. Se preconizează că riscurile tot mai crescute de inundații și provocările cauzate de precipitațiile abundente asupra surselor de apă potabilă vor crește incidența bolilor transmisibile prin apă, cum ar fi holera și criptosporidioza. Schimbările climatice vor afecta accesul la surse de apă curată în unele regiuni.

Bolile transmisibile prin vectori. Unii vectori ai bolilor, cum ar fi anumite specii de țânțari, se înmulțesc foarte bine în zonele inundate. Temperaturile ridicate pot crește rata de reproducere a acestor vectori, frecvența înțepăturilor și lungimea sezonului lor de înmulțire. Acești factori combinați pot crește incidența și distribuția geografică a bolilor transmise prin vectori, cum ar fi febra Dengue și virusul West Nile. Se estimează că o creștere a temperaturii cu 2-3 oC ar putea expune la malarie o populație de câteva sute de milioane de oameni.

Bolile plantelor. Schimbările climatice ar putea favoriza răspândirea multor agenți patogeni ai recoltelor, amenințând securitatea alimentară. Se estimează că unii agenți patogeni din categoria fungilor se vor răspândi înspre poli cu o viteză medie de 8 km pe an, ceea ce atrage noi provocări privind controlul bolilor în agricultură, mai ales în emisfera nordică.

Adaptarea și controlul microorganismelor

Gestionarea și valorificarea proceselor microbiene ne-ar putea ajuta să ne adaptăm mai bine la schimbările climatice.

Agricultură și hrană. Dezvoltarea unor metode de cultivare și biotehnologii care să valorifice mai bine microorganismele în beneficiul creșterii recoltei (de exemplu, biofertilizatorii) ar putea reduce dependența de combustibilii fosili, ar ajuta la reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră și ar spori rezistența recoltelor la condiții climatice neprielnice, cum ar fi seceta.

Emisiile de metan provenite de la animalele rumegătoare, care reprezintă 25% din emisiile antropice de metan, ar putea fi reduse prin adăugarea de aditivi/vaccinuri în hrană sau prin reducerea consumului de carne.

Se estimează că la nivel global mai mult de 30% din hrana produsă se pierde prin alterare, ajungând la gunoi. Preîntâmpinând alterarea hranei de către microorganisme am putea reduce substanțial emisiile de oxid azotos asociate cu producția agricolă.

Biocombustibili și energie. Biocombustibilii pot fi produși în mod eficient prin digestia microbiană anaerobă a deșeurilor organice provenite din agricultură și alte activități umane. Microorganismele fotosintetizante, cum ar fi cianobacteriile și algele, pot fi modificate genetic pentru a produce combustibili curați, cum ar fi hidrogenul biologic.

Sursa: Microbiology Society – Briefing: Microbiology and Climate Change

Din aceeași categorie

© 2022  Florin Mitrea – WordPress Theme Designed and Developed by PenciDesign

Acest site folosește cookies pentru a îmbunătăți experiența de navigare. Acceptă Detalii