Sphagnum-associated methanotrophs – a resilient CH4 biofilter in pristine and disturbed peatlands
Putkinen A. (2018). Sphagnum-associated methanotrophs – a resilient CH4 biofilter in pristine and disturbed peatlands. https://doi.org/10.14214/df.252
Tiivistelmä
Pohjoiset suot ovat tärkeitä hiilen nieluja sitoessaan sitä hitaasti kertyviin turvekerroksiin. Samalla ne vapauttavat kasvihuonekaasu metaania (CH4), jota syntyy kasvimateriaalin hajotessa hapettomissa oloissa. Näiden soiden yleisin kasvi, rahkasammal (Sphagnum), on oleellinen paitsi turpeen kertymiselle, myös metaanipäästöjen torjunnalle: Se tarjoaa asuinympäristön metaania hapettaville bakteereille, metanotrofeille, jotka suodattavat osan metaanista rajoittaen sen vapautumista ilmakehään. Samalla metaanin hapetuksessa syntyvä hiilidioksidi (CO2) siirtyy rahkasammalen käyttöön. Rahkasammalien ja metanotrofien muodostama ”metaanisuodin” on havaittu useammassa tutkimuksessa, mutta muun muassa sen herkkyys ympäristön muutoksille tunnetaan huonosti.
Tässä väitöstutkimuksessa selvitettiin rahkasammalien ja niissä elävien metanotrofien vuorovaikutuksen tarkempaa luonnetta. Metanotrofien yhteisörakennetta ja aktiivisuutta tarkasteltiin suhteessa suoekosysteemissä tapahtuviin muutoksiin. Vertailun vuoksi tutkittiin myös sammalten alapuolisten turvekerrosten metaaninhapetusta. Metanotrofien molekyylibiologisessa analysoinnissa hyödynnettiin erityisesti metaaninhapetuksen mahdollistavaa pmoA-geeniä sekä siihen perustuvaa koetinsirutekniikkaa.
Ensimmäisessä osatyössä metanotrofien ja niiden hapetusaktiivisuuden osoitettiin leviävän rahkasammalesta toiseen veden välityksellä. Työn perusteella nämä metanotrofit kykenevät elämään myös sammalien ulkopuolella eli niiden välillä näyttäisi olevan ns. fakultatiivinen symbioosi. Kahdessa muussa osatyössä rahkasammalten metanotrofien dynamiikan havaittiin olevan hyvin samankaltaista kahdella erilaisella suon kehitysgradientilla: sekä luonnontilaisilla soistuvilla aloilla, että eri-ikäisillä, uudelleen kasvittuneilla turvetuotantoaloilla. Metanotrofien yhteisöt olivat monimuotoisia kaikissa kehitysvaiheissa, mutta niiden valtaryhmät erosivat nuorten, vedenpinnaltaan epävakaiden alojen ja vanhojen, täysin sammalpeitteisten alojen välillä. Huolimatta yhteisöjen eroista metaaninhapetusaktiivisuus ei eronnut merkitsevästi eri kehitysvaiheissa, lukuun ottamatta aivan vanhimpien alojen heikompaa aktiivisuutta. Tämä viittaa ns. toiminnalliseen päällekkäisyyteen, jossa tietystä toiminnosta vastaa useampi, eri olosuhteisiin erikoistunut eliöryhmä. Toisin kuin elävässä sammalkerroksessa, sen alapuolisessa turpeessa hapetuspotentiaali kasvoi turpeentuotantoalojen kasvipeitteen kehityksen mukana.
Kyky levitä veden välityksellä sekä toiminnallinen päällekkäisyys viittaavat rahkasammalten metanotrofien pystyvän sekä sopeutumaan erilaisiin olosuhteisiin, että palautumaan suoekosysteemiä kohtaavista häiriöistä, kuten ilmastonmuutoksen mukana mahdollisesti lisääntyvistä kuivista jaksoista. Rahkasammalkerroksessa jo nuorimmalla turvetuotantoalalla havaittu metaaninhapetuspotentiaali tulisi huomioida näitä aloja ennallistettaessa: rahkasammal-istutusten avulla näyttäisi olevan mahdollista paitsi käynnistää hiilensidonta turpeeksi, myös torjua samanaikaisesti lisääntyviä metaanipäästöjä.
Avainsanat
mikrobiyhteisöt;
rahkasammal;
metaania hapettavat bakteerit;
molekyylibiologia;
soiden ennallistaminen;
kasvihuonekaasupäästöt
-
Putkinen,
University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences
Sähköposti
anuliina.putkinen@helsinki.fi
Julkaistu 5.4.2018
Katselukerrat 4373
Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.252 | Lataa PDF
Osajulkaisut
Putkinen A., Larmola T., Tuomivirta T., Siljanen H.M.P., Bodrossy L., Tuittila E.-S., Fritze H. (2012). Water dispersal of methanotrophic bacteria maintains functional methane oxidation in Sphagnum mosses. Frontiers in Microbiology 3: 15.
https://doi.org/10.3389/fmicb.2012.00015
Putkinen A., Larmola T., Tuomivirta T., Siljanen H.M.P., Bodrossy L., Tuittila E.-S., Fritze H. (2014). Peatland succession induces a shift in the community composition of Sphagnum-associated active methanotrophs. FEMS Microbiology Ecology 88: 596–611.
https://doi.org/10.1111/1574-6941.12327
Putkinen A., Tuittila E.-S., Siljanen H.M.P., Bodrossy L., Fritze H. (2018). Recovery of methane turnover and the associated microbial communities in restored cutover peatlands is strongly linked with increasing Sphagnum abundance. Soil Biology and Biochemistry 116: 110-119.
