Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Kabelbakterier kan reducere drivhusgasser fra risdyrkning drastisk

Et dansk-tysk forskerhold har muligvis fundet en løsning på den store klimapåvirkning fra verdens risproduktion: Ved at tilsætte elektriske ledende kabelbakterier til jord med risplanter kunne de nedbringe udledningen af metan med over 90 pct.

20.04.2020 | Peter F. Gammelby

To risplanter i hver sin potteplante fotograferet oppefra.

Risplanter i jord uden kabelbakterier (til venstre) og med kabelbakterier (til højre). Kabelbakteriernes aktivitet kan tydeligt ses af dannelsen af en orange rustskorpe på overfladen af jorden i rispotten. Bakterierne opløser sort jernsulfid nede i jorden og omdanner sulfiden til sulfat mens jernet trækker mod overfladen og danner rust når det kommer i kontakt med ilt. Fotos: Vincent Valentin Scholz, AU

Mikroskopi af aflange, leddelte bakterier.

Mikroskopi af kabelbakterier i en sø. Foto: Yuri Gorby og Nils Risgaard-Petersen.

Et koordinatsystem med kurver.

Den udsendte mængde metan (CH4) fra ens rispotter med kabelbakterier (cirkler) og uden kabelbakterier (trekanter) normaliserede til overfladen af potterne som en funktion af tiden. Grafik: © Vincent Valentin Scholz / Nature Communcations

Halvdelen af ​​verdens befolkning får deres næring fra ris, men risdyrkningen er hård ved klimaet. Rismarkerne tegner sig for fem procent af den globale udledning af drivhusgassen metan, som er 25 gange stærkere end CO2.

Det skyldes, at risplanterne vokser i vand. Når markerne oversvømmes, bliver jorden fattig på ilt, hvilket skaber de rette betingelser for mikroorganismer til at producere metan.

Nu har forskere fra Aarhus Universitet og Universitetet Duisburg-Essen sammen fundet ud af, at kabelbakterier kan være en vigtig del af løsningen. I laboratoriet har de dyrket ris i jord med og uden kabelbakterier og målt, hvad der kom ud.

Kabelbakterier var en ukendt livsform, til de første gang blev identificeret i Aarhus Bugt i 2012. De trives på bunden af havet, søer, grundvand og vandløb og ofte i store mængder. Hvert individ består af tusindvis af celler i en centimeter-lang kæde omgivet af en fælles ydre kappe med elektriske ledninger. Den ene ende er begravet i det iltfattige sediment, den anden er så tæt på vandet, at det har kontakt til ilt. Derved kan bakterierne bruge elektrisk strøm til at forbrænde føden i et iltfrit miljø. Processen ændrer samtidig den kemiske sammensætning i jorden.

”Og forskellen var langt over mine forventninger. Potterne med kabelbakterier udledte 93 pct. mindre metan, end potterne uden kabelbakterier,” siger Vincent Valentin Scholz, som gennemførte forsøgene som Ph.d.-studerende på Center for Elektromikrobiologi (CEM) på Aarhus Universitet.

Resultatet offentliggøres i dag i det videnskabelige tidsskrift Nature Communications.

Øger sulfat og dæmper mikrober

”Kabelbakterier transporterer elektroner over centimeterafstande langs deres filamenter, hvilket ændrer de geokemiske forhold i den vandmættede jord. Kabelbakterierne recirkulerer jordens svovlforbindelser og opretholder dermed en stor mængde sulfat i jorden. Det har den konsekvens, at de metanproducerende mikrober nedsætter deres aktivitet,” forklarer Vincent Valentin Scholz.

Det er allerede kendt, at risavlerne kan bremse udledningen af metan midlertidigt ved at sprede sulfat på rismarkerne. Det arbejde kan kabelbakterierne tilsyneladende gøre for dem – og ikke kun midlertidigt.

Dette fund tilføjer en ny vinkel til kabelbakteriernes rolle som økosystemingeniører.  Vincent Valentin Stolz og de øvrige forfattere understreger, at de endnu kun har den allerførste laboratorieobservation. Men de finder det fristende at spekulere i, at berigelse med kabelbakterier ved fornuftig styring af vand- og jordforhold kan blive en bæredygtig og bekvem løsning til at reducere metanudledninger fra rismarker - om end det selvfølgelig kræver feltundersøgelser at se, hvordan kabelbakterier kan trives i rismarker.

Artiklen “Cable bacteria reduce methane emissions from rice-vegetated soils” i Nature Communication er skrevet af

Ph.d.-studerende Vincent Valentin Scholz, lektor Nils Risgaard-Petersen og professor Lars Peter Nielsen fra Institut for Biologi på Aarhus Universitet, og professor Rainer Meckenstock fra Umweltmikrobiologie und Biotechnologie på Universität Duisburg-Essen


Kontakt:

 

Vincent Valentin Scholz, Ph.d.-studerende 
Mobil: 5278 4137
Mail: vincent.scholz@bios.au.dk
Twitter: @Vincent_Scholz og @CEMAarhus

Lars Peter Nielsen, professor og leder grundforskningscentret CEM
Mobil: 6020 2654
Mail: lpn@bios.au.dk

Institut for Biologi, Bæredygtighed