Według badaczy z CU Boulder drobnoustroje są obecnie główną przyczyną emisji metanu. Ograniczanie zużycia paliw kopalnych i innych działań związanych z działalnością człowieka jest nadal kluczem do przeciwdziałania zmianom klimatycznym.
Według nowej szczegółowej analizy opublikowanej niedawno w czasopiśmie „ Postępowanie Narodowej Akademii Nauk przez naukowców z CU Boulder i ich współpracowników wynika, że niedawny globalny wzrost emisji metanu jest napędzany raczej przez mikroorganizmy w środowisku, a nie przez paliwa kopalne.
„Zrozumienie, skąd pochodzi metan, pomaga nam opracować skuteczne strategie łagodzenia skutków” – powiedziała Sylvia Michel, starsza asystentka naukowa w Instytucie Badań Arktycznych i Alpejskich (INSTAAR) oraz doktorantka na Wydziale Nauk o Atmosferze i Oceanie na Uniwersytecie Kalifornijskim w Boulder . „Musimy wiedzieć więcej o tych emisjach, aby zrozumieć, jakiej przyszłości klimatycznej się spodziewać”.
Metan jest silnym gazem cieplarnianym odpowiedzialnym za około jedną trzecią ocieplenia planety od czasu industrializacji. Chociaż atmosfera zawiera mniej metanu niż dwutlenku węgla, w ciągu 100 lat metan zatrzymuje około 30 razy więcej ciepła niż dwutlenek węgla, co czyni go kluczowym celem w walce ze zmianami klimatycznymi.
„Stężenie metanu w powietrzu wzrosło prawie trzykrotnie od XVIII wieku” – powiedział współautor Jianghanyang (Ben) Li, adiunkt na Wydziale Nauk o Atmosferze i Oceanie oraz INSTAAR.
Jednak w przeciwieństwie do CO2, który może pozostawać w atmosferze przez tysiące lat, metan rozkłada się w ciągu dekady. W rezultacie rozwiązanie problemu emisji metanu może mieć natychmiastowy i potężny wpływ na spowolnienie tempa ocieplenia, czyniąc go „nisko wiszącym owocem” – powiedział Li.
Choć odkrycie sugeruje, że w ostatnich latach mikroorganizmy emitowały więcej metanu niż paliwa kopalne, zdaniem zespołu zmniejszenie zużycia paliw kopalnych pozostaje kluczem do przeciwdziałania zmianom klimatycznym. Ograniczanie marnowania żywności i spożywanie mniejszej ilości czerwonego mięsa może również pomóc w zmniejszeniu śladu metanowego.
Zidentyfikuj źródło
Poprzednie badania sugerują, że produkcja paliw kopalnych odpowiada za około 30% globalnych emisji metanu.
Jednak źródła mikrobiologiczne – takie jak tereny podmokłe, bydło i wysypiska śmieci – są jeszcze ważniejszym źródłem metanu i odpowiadają za ponad połowę globalnych emisji. Archaea, rodzaj mikroorganizmów żyjących w glebie i jelitach krów, wytwarzają metan jako produkt uboczny rozkładu materii organicznej.
Michel i Li współpracowali z Globalnym Laboratorium Monitoringu (GML) firmy Boulder w Narodowej Administracji Oceanicznej i Atmosferycznej (NIEAA) w ciągu ostatnich lat.
Laboratorium otrzymuje próbki powietrza z 22 lokalizacji na całym świecie co tydzień lub dwa. Następnie badacze izolują do analizy różne składniki powietrza, takie jak CO2 czy metan. Badając rodzaje atomów węgla, czyli izotopów, zawartych w próbce metanu, Michel, Li i zespół mogą zidentyfikować jego źródło. Na przykład metan z paliw kopalnych zawiera więcej izotopu węgla-13 niż metan w powietrzu, a metan ze źródeł mikrobiologicznych zawiera jeszcze mniej węgla-13. Laboratorium dokonuje pomiarów izotopów metanu od 1998 roku.
Naukowcy zaobserwowali szybki wzrost poziomu metanu w atmosferze od 2007 roku, po okresie stabilizacji na początku XXI wieku. W 2020 r. NOAA odnotowała najwyższe tempo wzrostu metanu od czasu rozpoczęcia gromadzenia danych w 1983 r., a rekord ten został ponownie pobity w 2021 r.
Jednocześnie Michel zauważył zaskakujący spadek izotopu węgla-13 w ciągu ostatnich 17 lat. Ona i zespół postanowili zrozumieć, co było tego przyczyną.
Sprawca
Korzystając z symulacji komputerowych, Michel i jej zespół stworzyli model trzech różnych scenariuszy emisji, aby sprawdzić, który z nich pozostawi sygnaturę izotopową podobną do obserwowanej.
Ustalili, że w latach 2020–2022 drastyczny wzrost zawartości metanu w atmosferze był prawie w całości spowodowany źródłami mikrobiologicznymi. Od 2007 r. naukowcy zaobserwowali, że drobnoustroje odgrywają znaczącą rolę w emisji metanu, ale począwszy od 2020 r. ich udział wzrósł do ponad 90%.
„Niektóre wcześniejsze badania sugerowały, że działalność człowieka, zwłaszcza paliwa kopalne, była głównym źródłem wzrostu metanu w ostatnich latach” – powiedziała Xin (Lindsay) Lan, naukowiec w Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences (CIRES) na Uniwersytecie Kalifornijskim w Boulder i NOAA. Kieruje raportami na temat globalnych trendów gazów cieplarnianych NOAA w GML. „W badaniach tych nie uwzględniono profilu izotopowego metanu, co mogłoby prowadzić do innych wniosków i niepełnego obrazu globalnych emisji metanu”.
Nie jest jasne, czy zwiększone emisje drobnoustrojów pochodzą ze źródeł naturalnych, takich jak tereny podmokłe, czy ze źródeł spowodowanych działalnością człowieka, takich jak składowiska śmieci i rolnictwo. Zespół planuje sięgnąć głębiej, aby zidentyfikować dokładne źródło metanu.
„W ocieplającym się świecie nie byłoby zaskakujące, gdyby którekolwiek z tych źródeł emitowało więcej metanu” – powiedział Michel, wyjaśniając, że drobnoustroje, podobnie jak ludzie, mają zwykle szybszy metabolizm, gdy jest ciepło. „W rezultacie więcej metanu może pozostać w atmosferze, przyspieszając globalne ocieplenie. Musimy więc zająć się kryzysem klimatycznym, a to naprawdę oznacza zajęcie się emisją CO2”.
Odniesienie: „Gwałtowna zmiana izotopów metanu i węgla sugeruje, że emisje drobnoustrojów spowodowały rekordowo wysoki wzrost metanu w atmosferze w latach 2020–2022” autorzy: Sylvia Englund Michel, Xin Lan, John Miller, Pieter Tans, J. Reid Clark, Hinrich Schaefer, Peter Sperlich, Gordon Brailsford , Shinji Morimoto, Heiko Moossen i Jianghanyang Li, 21 października 2024 r., Postępowanie Narodowej Akademii Nauk.
DOI: 10.1073/pnas.2411212121
