Jaký je význam temnostní fixace uhlíku v arktických půdách?

Oxid uhličitý z atmosféry se v ekosystémech souše ukládá díky fixaci uhlíku při fotosyntéze rostlin. V posledních letech se ale ukazuje, že tento skleníkový plyn může z atmosféry odčerpávat i fixace uhlíku, kterou provádějí mikrobi v půdě. Tato fixace uhlíku probíhá ve tmě a jsou za ni zodpovědné především heterotrofní organismy. Zatím se ale jenom velmi málo vědeckých studií zabývá tím, jaký význam má taková temnostní fixace uhlíku pro půdní mikroorganismy nebo pro celkový koloběh uhlíku. Obzvláště to platí pro půdy, v nichž jsou organismy omezované nedostatkem uhlíku. 

Ve snaze zaplnit tuto mezeru v poznatcích o dějích v půdě Hana Šantrůčková z Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích a její spolupracovníci měřili temnostní fixaci oxidu uhličitého do organické hmoty arktických půd s využitím stabilního izotopu uhlíku  13CK výzkumu použili vzorky půd z celkem čtyř různých typů arktické tundry. Půdu rašelinné tundry odebrali ve východním Grónsku, poblíž výzkumné stanice Zackenberg Research Station. Vzorky půdy trsnaté tundry pocházely z místa asi 80 km severně od Cherského na řece Kolymně v severovýchodní Sibiři, zatímco vzorky půdy keříčkové, a také travnaté tundry, byly z poloostrova Tajmyr na severu centrální Sibiře. Všechna místa leží v oblastech s trvale zmrzlou půdou, permafrostem, takže vzorky bylo nutné odebrat v pozdním létě, kdy půda rozmrzá do hloubky až cca 1 metr.

Badatelé došli k závěru, že temnostní fixace uhlíku je v půdách arktické tundry prakticky všudypřítomná. Její význam podle nich vzrůstá ve větších hloubkách půdy, zřejmě kvůli většímu nedostatku uhlíku v těchto vrstvách. Ve svrchních vrstvách arktických půd přispívá temnostní fixace uhlíku k 0,4 procentům celkové fixace uhlíku, zatímco ve vrstvách permafrostu je to v průměru 16 procent. Výzkum rovněž ukázal, že půdní mikroorganismy v Arktidě napříč taxonomickým spektrem mají k dispozici geny karboxylačních enzymů, které se na temnostní fixaci uhlíku podílejí. Jde o enzymy, které se podílejí na tvorbě bílkovin, tuků, doplňují v případě nedostatku uhlíku meziprodukty citrátového cyklu nebo pomáhají tvořit cukry, pokud mikroorganismy využívají jednodušší sloučeniny, jako je například acetát. Vše nasvědčuje tomu, že temnostní fixace uhlíku hraje v podmínkách s nedostatkem uhlíku významnou regulační roli. Zároveň se také zřejmě významně podílí na vnitřním koloběhu uhlíku v půdě.

Šantrůčková, H., Kotas, P., Bárta, J., Urich, T., Čapek, P., Palmtag, J., Eloy Alves, R. J., Biasi, C., Diáková, K., Gentsch, N., Gittel, A., Guggenberger, G., Hugelius, G., Lashchinsky, N., Martikainen, P. J., Mikutta, R., Schleper, C., Schnecker, J., Schwab, C., Shibistova, O., Wild, B., Richter, A. 2018. Significance of dark CO2 fixation in arctic soils. Soil Biology and Biochemistry 119: 11–21.

Kontakt:¨Prof. Ing. Hana Šantrůčková, CSc. (hana.santruckova at prf.jcu.cz)


O přírodovědě.cz

Edukačně-popularizační portál Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích určený pro středoškoláky, jejich vyučující, ale i veřejnost. Představujeme zde naše aktivity, výzkumy a objevy.