კლიმატის ცვლილების ნიადაგზე დაფუძნებული გადაწყვეტის მიმართ 

ახალმა კვლევამ შეისწავლა ურთიერთქმედება ბიომოლეკულებსა და თიხის მინერალებს შორის ნიადაგში და ნათელი მოჰფინა ფაქტორებს, რომლებიც გავლენას ახდენენ ნიადაგში მცენარეული ნახშირბადის დაჭერაზე. აღმოჩნდა, რომ დამუხტვა ბიომოლეკულებზე და თიხის მინერალებზე, ბიომოლეკულების სტრუქტურა, ბუნებრივი ლითონის შემადგენელი ელემენტები ნიადაგში და ბიომოლეკულებს შორის დაწყვილება მნიშვნელოვან როლს თამაშობს ნიადაგში ნახშირბადის სეკვესტრირებაში. მიუხედავად იმისა, რომ ნიადაგში დადებითად დამუხტული ლითონის იონების არსებობა ხელს უწყობს ნახშირბადის დაჭერას, ბიომოლეკულებს შორის ელექტროსტატიკური დაწყვილება აფერხებს ბიომოლეკულების ადსორბციას თიხის მინერალებში. აღმოჩენები შეიძლება სასარგებლო იყოს ნიადაგის ქიმიის პროგნოზირებაში, რომელიც ყველაზე ეფექტურია ნიადაგში ნახშირბადის დაჭერაში, რაც თავის მხრივ, შეიძლება გზა გაუხსნას ნიადაგზე დაფუძნებულ ხსნარებს ატმოსფეროში ნახშირბადის შესამცირებლად და გლობალური დათბობისთვის. კლიმატის ცვლილება.   

ნახშირბადის ციკლი მოიცავს ნახშირბადის მოძრაობას ატმოსფეროდან დედამიწაზე მცენარეებსა და ცხოველებში და უკან ატმოსფეროში. ოკეანე, ატმოსფერო და ცოცხალი ორგანიზმები არის მთავარი რეზერვუარები ან ნიჟარები, რომლებშიც ნახშირბადის ციკლი ხდება. Ბევრი ნახშირბადის ინახება/ჩამოყრილი ქანებში, ნალექებსა და ნიადაგებში. კლდეებსა და ნალექებში მკვდარი ორგანიზმები შეიძლება გახდეს წიაღისეული საწვავი მილიონობით წლის განმავლობაში. წიაღისეული საწვავის დაწვა ენერგეტიკული მოთხოვნილებების დასაკმაყოფილებლად ატმოსფეროში გამოყოფს დიდი რაოდენობით ნახშირბადს, რამაც დაარღვია ატმოსფერული ნახშირბადის ბალანსი და ხელი შეუწყო გლობალურ დათბობას და, შესაბამისად, კლიმატის ცვლილება.  

გლობალური დათბობის შეზღუდვა 1.5 წლისთვის 2050°C-მდე პრეინდუსტრიულ დონეებთან შედარებით. გლობალური დათბობის 1.5°C-მდე შესაზღუდად, სათბურის გაზების ემისიები პიკს უნდა მიაღწიოს 2025 წლამდე და განახევრდეს 2030 წლისთვის. აჩვენა, რომ მსოფლიო არ არის გზაზე, რომ შეზღუდოს ტემპერატურის აწევა 1.5 ° C-მდე ამ საუკუნის ბოლოსთვის. გარდამავალი არ არის საკმარისად სწრაფი იმისთვის, რომ 43 წლისთვის სათბურის გაზების ემისიის 2030%-ით შემცირდეს, რამაც შესაძლოა შეზღუდოს გლობალური დათბობა მიმდინარე ამბიციების ფარგლებში. 

ამ კონტექსტშია ნიადაგის როლი ორგანული ნახშირბადი (SOC) in კლიმატის ცვლილება იძენს მნიშვნელობას როგორც ნახშირბადის ემისიის პოტენციური წყარო გლობალური დათბობის საპასუხოდ, ასევე ატმოსფერული ნახშირბადის ბუნებრივი ჩაძირვა.  

ნახშირბადის ისტორიული მემკვიდრეობითი დატვირთვა (ანუ დაახლოებით 1,000 მილიარდი ტონა ნახშირბადის ემისია 1750 წლიდან, როდესაც დაიწყო ინდუსტრიული რევოლუცია), მიუხედავად იმისა, რომ გლობალური ტემპერატურის ნებისმიერ ზრდას აქვს პოტენციალი ნიადაგიდან მეტი ნახშირბადის გამოყოფის პოტენციალი ატმოსფეროში, შესაბამისად, აუცილებელია არსებულის შენარჩუნება. ნიადაგის ნახშირბადის მარაგი.   

ნიადაგი, როგორც ნიჟარა ორგანული ნახშირბადის 

ნიადაგი კვლავ დედამიწის სიდიდით მეორე (ოკეანის შემდეგ) ჩაძირვაა ორგანული ნახშირბადის. მას აქვს დაახლოებით 2,500 მილიარდი ტონა ნახშირბადი, რაც დაახლოებით ათჯერ აღემატება ატმოსფეროში შენახულ რაოდენობას, თუმცა მას აქვს უზარმაზარი გამოუყენებელი პოტენციალი ატმოსფერული ნახშირბადის გამოდევნის. სასოფლო-სამეურნეო მიწებს შეუძლიათ დაიჭირონ 0.90-დან 1.85 პეტაგრამამდე (1 პგ = 10¹⁵ გრამი) ნახშირბადი (Pg C) წელიწადში, რაც შეადგენს მიზნის 26-53%-ს.4 1000 ინიციატივა” (ანუ მდგარი გლობალური ნიადაგის წლიური ზრდის 0.4% ტემპი ორგანული ნახშირბადის მარაგს შეუძლია ატმოსფეროში ნახშირბადის ემისიის მიმდინარე ზრდის კომპენსირება და ხელი შეუწყოს მათ დაკმაყოფილებას კლიმატის სამიზნე). თუმცა, მცენარეული წარმოშობის ხაფანგზე გავლენის ფაქტორების ურთიერთქმედება ორგანული ნიადაგში არსებული მატერია კარგად არ არის გასაგები. 

რა გავლენას ახდენს ნახშირბადის ჩაკეტვაზე ნიადაგში  

ახალი კვლევა ნათელს ჰფენს იმას, თუ რა განსაზღვრავს მცენარეულს ორგანული მატერია დარჩება ხაფანგში, როდესაც ის შედის ნიადაგში ან დაასრულებს თუ არა ის მიკრობების კვებას და დააბრუნებს ნახშირბადს ატმოსფეროში CO-ს სახით.₂. ბიომოლეკულებსა და თიხის მინერალებს შორის ურთიერთქმედების შესწავლის შემდეგ, მკვლევარებმა დაადგინეს, რომ ბიომოლეკულებზე და თიხის მინერალებზე დამუხტვა, ბიომოლეკულების სტრუქტურა, ბუნებრივი ლითონის კომპონენტები ნიადაგში და ბიომოლეკულებს შორის დაწყვილება მნიშვნელოვან როლს თამაშობს ნიადაგში ნახშირბადის დაგროვებაში.  

თიხის მინერალებსა და ცალკეულ ბიომოლეკულებს შორის ურთიერთქმედების შესწავლამ აჩვენა, რომ კავშირი პროგნოზირებადი იყო. ვინაიდან თიხის მინერალები უარყოფითად არის დამუხტული, დადებითად დამუხტული კომპონენტების მქონე ბიომოლეკულები (ლიზინი, ჰისტიდინი და ტრეონინი) განიცდიან ძლიერ შეკავშირებას. შეკავშირებაზე ასევე გავლენას ახდენს ბიომოლეკულა საკმარისად მოქნილი, რომ დადებითად დამუხტული კომპონენტები შეესაბამებოდეს უარყოფითად დამუხტულ თიხის მინერალებს.  

გარდა ელექტროსტატიკური მუხტისა და ბიომოლეკულების სტრუქტურული თავისებურებებისა, აღმოჩნდა, რომ ნიადაგში შემავალი ბუნებრივი ლითონის კომპონენტები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ ხიდის ფორმირების გზით შეკავშირებაში. მაგალითად, დადებითად დამუხტულმა მაგნიუმმა და კალციუმმა შექმნეს ხიდი უარყოფითად დამუხტულ ბიომოლეკულებსა და თიხის მინერალებს შორის, რათა შეიქმნას კავშირი, რომელიც ვარაუდობს, რომ ნიადაგში ბუნებრივი ლითონის შემადგენელი ნივთიერებები ხელს უწყობენ ნახშირბადის შეკავებას ნიადაგში.  

მეორეს მხრივ, ბიომოლეკულებს შორის ელექტროსტატიკური მიზიდულობა უარყოფითად იმოქმედა შეკავშირებაზე. ფაქტიურად, ბიომოლეკულებს შორის მიზიდულობის ენერგია უფრო მაღალი იყო, ვიდრე ბიომოლეკულის მიზიდვის ენერგია თიხის მინერალზე. ეს ნიშნავს ბიომოლეკულების თიხის შეწოვის შემცირებას. ამრიგად, მაშინ, როცა ნიადაგში დადებითად დამუხტული ლითონის იონების არსებობა ხელს უწყობს ნახშირბადის დაჭერას, ბიომოლეკულებს შორის ელექტროსტატიკური დაწყვილება აფერხებს ბიომოლეკულების ადსორბციას თიხის მინერალებში.  

ეს ახალი აღმოჩენები იმის შესახებ, თუ როგორ ორგანული ნახშირბადის ბიომოლეკულები, რომლებიც აკავშირებენ ნიადაგში არსებულ თიხის მინერალებს, შეიძლება დაეხმარონ ნიადაგის ქიმიის შესაფერისად შეცვლას, რათა ხელი შეუწყოს ნახშირბადის შეკავებას, რითაც გზა გაუხსნას ნიადაგზე დაფუძნებულ ხსნარებს. კლიმატის ცვლილება. 

*** 

წყაროები:  

1. Zomer, RJ, Bossio, DA, Sommer, R. et al. გაზრდილი ორგანული ნახშირბადის გლობალური სეკვესტრირების პოტენციალი კულტურულ ნიადაგებში. Sci Rep 7, 15554 (2017). https://doi.org/10.1038/s41598-017-15794-8 

2. Rumpel, C., Amiraslani, F., Chenu, C. და სხვ. 4p1000 ინიციატივა: შესაძლებლობები, შეზღუდვები და გამოწვევები ნიადაგის ორგანული ნახშირბადის სეკვესტრის განხორციელებისთვის, როგორც მდგრადი განვითარების სტრატეგია. ამბიო 49, 350–360 (2020). https://doi.org/10.1007/s13280-019-01165-2  

3. Wang J., Wilson RS, and Aristilde L., 2024. ელექტროსტატიკური შეერთება და წყლის ხიდი ბიომოლეკულების ადსორბციულ იერარქიაში წყალ-თიხის ინტერფეისებზე. PNAS. 8 წლის 2024.121 თებერვალი.7 (2316569121) eXNUMX. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2316569121  

***