A new study examined interactions between biomolecules and clay minerals in the soil and shed light on factors that influence trapping of plant-based carbon in the soil. It was found that charge on biomolecules and clay minerals, structure of biomolecules, natural metal constituents in the soil and pairing between biomolecules play key roles in sequestration of carbon in the soil. While presence of positively charged metal ions in the soils favoured carbon trapping, the electrostatic pairing between biomolecules inhibited adsorption of biomolecules to the clay minerals. The findings could be helpful in predicting soil chemistries most effective in trapping carbon in soil which in turn, could pave way for soil-based solutions for reducing carbon in atmosphere and for global warming and ndryshimet klimatike.
Cikli i karbonit përfshin lëvizjen e karbonit nga atmosfera në bimë dhe kafshë në Tokë dhe përsëri në atmosferë. Oqeani, atmosfera dhe organizmat e gjallë janë rezervuarët ose zhytet kryesore nëpër të cilat qarkullon karboni. Shume karbon is stored/sequestrated in rocks, sediments and soils. The dead organisms in rocks and sediments may become fossil fuels over millions of years. Burning of the fossil fuels to meet energy needs release large amount of carbon in the atmosphere which has tipped the atmospheric carbon balance and contributed to global warming and consequent ndryshimet klimatike.
Po bëhen përpjekje për të kufizuar ngrohjen globale në 1.5°C krahasuar me nivelet para-industriale deri në vitin 2050. Për të kufizuar ngrohjen globale në 1.5°C, emetimet e gazeve serrë duhet të arrijnë kulmin përpara vitit 2025 dhe të përgjysmohen deri në vitin 2030. Megjithatë, stoku i fundit global ka zbuloi se bota nuk është në rrugën e duhur për të kufizuar rritjen e temperaturës në 1.5°C deri në fund të këtij shekulli. Tranzicioni nuk është mjaft i shpejtë për të arritur një reduktim prej 43% të emetimit të gazit serrë deri në vitin 2030, gjë që mund të kufizojë ngrohjen globale brenda ambicieve aktuale.
Është në këtë kontekst që roli i tokës karbon organik (SOC) in ndryshimet klimatike is gaining importance both as a potential source of carbon emission in response to global warming as well as a natural sink of atmospheric carbon.
Ngarkesa historike e trashëgimisë së karbonit (d.m.th., emetimi i rreth 1,000 miliardë tonë karbon që nga viti 1750 kur filloi revolucioni industrial) pavarësisht, çdo rritje e temperaturës globale ka potencialin të çlirojë më shumë karbon nga toka në atmosferë, prandaj është imperativ për të ruajtur gjendjen ekzistuese. rezervat e karbonit të tokës.
Dheu si lavaman i organik karbon
Toka është ende fundosja e dytë më e madhe e Tokës (pas oqeanit). organik karbonit. Ai mban rreth 2,500 miliardë ton karbon që është rreth dhjetë herë më shumë se sasia e mbajtur në atmosferë, megjithatë ka një potencial të madh të pashfrytëzuar për të sekuestruar karbonin atmosferik. Tokat e mbjella mund të kapnin midis 0.90 dhe 1.85 petagramë (1 fq = 1015 gram) karbon (Pg C) në vit, që është rreth 26–53% e objektivit të “4 për 1000 Iniciativa(d.m.th., 0.4% normë e rritjes vjetore të tokës globale në këmbë organik carbon stocks can offset the current increase in carbon emission in the atmosphere and contribute to meet the klimë target). However, the interplay of factors influencing trapping of plant-based organik lënda në tokë nuk është kuptuar shumë mirë.
Çfarë ndikon në bllokimin e karbonit në tokë
Një studim i ri hedh dritë mbi atë që përcakton nëse një bazë bimore organik lënda do të bllokohet kur të hyjë në tokë ose nëse do të përfundojë duke ushqyer mikrobet dhe do të kthejë karbonin në atmosferë në formën e CO2. Pas ekzaminimit të ndërveprimeve midis biomolekulave dhe mineraleve të argjilës, studiuesit zbuluan se ngarkesa në biomolekulat dhe mineralet e argjilës, struktura e biomolekulave, përbërësit natyrorë të metaleve në tokë dhe çiftimi midis biomolekulave luajnë një rol kyç në sekuestrimin e karbonit në tokë.
Ekzaminimi i ndërveprimeve midis mineraleve të argjilës dhe biomolekulave individuale zbuloi se lidhja ishte e parashikueshme. Meqenëse mineralet e argjilës janë të ngarkuar negativisht, biomolekulat me përbërës të ngarkuar pozitivisht (lizina, histidina dhe treonina) përjetuan lidhje të fortë. Lidhja ndikohet gjithashtu nga fakti nëse një biomolekulë është mjaft fleksibël për të lidhur përbërësit e saj të ngarkuar pozitivisht me mineralet e argjilës të ngarkuar negativisht.
Përveç ngarkesës elektrostatike dhe veçorive strukturore të biomolekulave, përbërësit natyrorë të metalit në tokë u zbuluan se luajnë një rol të rëndësishëm në lidhjen përmes formimit të urës. Për shembull, magnezi dhe kalciumi i ngarkuar pozitivisht, formuan një urë midis biomolekulave të ngarkuara negativisht dhe mineraleve të argjilës për të krijuar një lidhje që sugjeron se përbërësit natyrorë të metalit në tokë mund të lehtësojnë bllokimin e karbonit në tokë.
Nga ana tjetër, tërheqja elektrostatike midis vetë biomolekulave ndikoi negativisht në lidhjen. Në fakt, energjia e tërheqjes midis biomolekulave u zbulua se ishte më e lartë se energjia e tërheqjes së një biomolekule ndaj mineralit të argjilës. Kjo nënkupton ulje të përthithjes së biomolekulave në argjilë. Kështu, ndërsa prania e joneve metalike të ngarkuara pozitivisht në tokë favorizonte bllokimin e karbonit, çiftimi elektrostatik midis biomolekulave pengoi adsorbimin e biomolekulave në mineralet e argjilës.
Këto gjetje të reja se si 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 ndryshimet klimatike.
***
Referencat:
- Zomer, RJ, Bossio, DA, Sommer, R. et al. Potenciali global i sekuestrimit të rritjes së karbonit organik në tokat bujqësore. Sci Rep 7, 15554 (2017). https://doi.org/10.1038/s41598-017-15794-8
- Rumpel, C., Amiraslani, F., Chenu, C. et al. Nisma 4p1000: Mundësitë, kufizimet dhe sfidat për zbatimin e sekuestrimit të karbonit organik të tokës si një strategji zhvillimi të qëndrueshëm. Ambio 49, 350–360 (2020). https://doi.org/10.1007/s13280-019-01165-2
- Wang J., Wilson RS dhe Aristilde L., 2024. Lidhja elektrostatike dhe ura ujore në hierarkinë e adsorbimit të biomolekulave në ndërfaqet ujë-argjilë. PNAS. 8 shkurt 2024.121 (7) e2316569121. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2316569121
***
