De flesta varelser som används för att illustrera klimatförändringens tragedi är den välbekanta sorten:isbjörnar. Monark fjärilar. Havssköldpaddor. Vår jord är dock ofta förbisedd - den kryllar av miljarder mikroskopiska organismer som utgör den mest biologiska mångfalden på jorden. Som alla levande varelser påverkas de också av klimatförändringar.
Det finns ett faktum som ofta nämns när folk pratar om jord:Det finns fler mikroorganismer i en tesked frisk jord än vad det finns människor på jorden.
Matrisen av levande varelser som återvinner växt- och djurliv är otroligt komplex, med bakterier, protozoer, svampar, aktinomyceter, nematoder och andra som interagerar på otaliga, i stort sett okartade sätt. Och så, hur kan torka, överskott av nederbörd, värme och ökad CO2 påverka dessa relationer?
Jordmikroorganismer är grunden för allt liv på jorden, så det är en viktig fråga för alla. Om mikroberna är ur spel kommer allt annat att vara det också. Men för bönder är det särskilt viktigt. Konventionellt jordbruk, med dess kemiska tillsatser och jordförstöring, sätter redan mikroorganismer och deras ekosystem ur balans, med katastrofala långsiktiga effekter på skördarna. Klimatförändringarna kan förvärra problemet avsevärt.
Exakt hur det kommer att se ut är oklart. När vädret och växtförhållandena förändras, kan bakterierna och svamparna som hjälper växter att ta upp näringsämnen, till exempel, förändras i balans med mindre fördelaktiga mikrober? Kan befintliga patogener bli mer kraftfulla? Kan det till och med bli en massdöd?
"Vad som än händer kommer det förmodligen inte att vara extremt", säger Jennifer Martiny, professor i ekologi vid UC Irvine som fokuserar på mikrobiell mångfald. "Mikrober kommer inte att dö ut. De är väldigt anpassningsbara; de kommer förmodligen att överleva."
Men utöver det, säger Martiny, medan det är säkert att mikroorganismer kommer att påverkas, vet ingen exakt hur. "Kompositionen av mikrober kommer att förändras med klimatförändringarna. Det kommer att påverka funktionen, säger hon. "Men att förutse det är ganska svårt."
Det finns flera skäl till den osäkerheten. Den största är den otroliga komplexiteten hos markmikrobiomet och nätet av relationer där. Svampar interagerar med andra typer av svampar, med bakterier, med encelliga organismer som kallas protister, med växtrötter - och allt är osynligt för blotta ögat. Forskarnas ansträngningar för att beskriva det utbudet av kopplingar är fortfarande på ett mycket grundläggande stadium.
Av Taigi, Shutterstock.
Och så är det det faktum att markmikroorganismer bryter ner organiskt växtmaterial och antingen lagrar det resulterande kolet i jorden eller släpper ut det i atmosfären som koldioxid. Om klimatförändringarna påskyndar deras andning av CO2 kan det skapa en ond cirkel som förvärrar klimateffekterna. Motsatsen kan också inträffa, vilket innebär att mikrober kan dämpa effekterna av klimatförändringarna genom att lagra mer kol under jorden.
Att bestämma vad som sannolikt kommer att hända i fallet med ökad atmosfärisk CO2 - eller andra faktorer som högre värme och mer eller mindre vatten än vanligt - har ytterligare ett lager av svårigheter:dessa förhållanden är svåra att efterlikna i ett långsiktigt forskningssammanhang. Och de experiment som har gjorts har till stor del ägt rum i naturligt förekommande miljöer som skogar och gräsmarker, inte jordbruksmiljöer.
Forskare har gjort några observationer om hur markmikrober reagerar under nya förhållanden relaterade till klimatförändringar. Ett kollokvium av experter från hela landet samlades praktiskt taget i november för att diskutera ämnet. En efterföljande rapport fastställde att klimatuppvärmning kan minska mångfalden av mikrober, öka komplexiteten i deras relationer och påskynda nedbrytningen av organiskt material i marken. Nya patogener kommer sannolikt att dyka upp.
Forskarna hade dock en varning:dessa fynd kanske inte gäller all jord. När allt kommer omkring kan sammansättningen av mikrober på en gård vara helt annorlunda än på en annan. "Det beror på jorden, alltid", säger Janet Jansson, chefsforskare för biologi vid Pacific Northwest National Laboratory och en deltagare i kollokviet.
Men Jansson betonar att mikrober överlag tenderar att vara anpassningsbara. "Det finns en rolig sak med mikroorganismer:om du ger dem en förändring i miljö, resurs eller tillstånd så hittar de sin väg", säger hon. "Du kan ha låga antal av några, och med de rätta förutsättningarna kommer de att börja blomstra."
Jennifer Pett-Ridge, en senior forskare som studerar markmikrobiell ekologi vid Lawrence Livermore National Laboratory, håller med. "Varje mikroorganism har en påse med tricks ... det är svårt att utföra - ett definierat funktionellt drag", förklarar hon. "Så här är en organism som kan hantera [lågt syre] när den är översvämmad, eller en annan som kan hantera låg vattenpotential." Så länge det finns ett brett utbud av mikrober i jorden, kommer några av dem att trivas under nya förhållanden.
Så trots all osäkerhet om hur markmikroorganismer kommer att reagera på klimatförändringar, finns det faktiskt ett enkelt svar för odlare som kan vara oroliga för det:sikta på mark befolkad av en mångfaldig grupp av mikrober.
Det kan tyckas svårt att bekräfta utan ett mikroskop, men forskare säger att det faktiskt är intuitivt. Fokusera på att bygga hälsosam jord, så kommer mångfalden att komma naturligt. Och frisk jord i sig, mångsidig eller inte, kommer att ge sina egna fördelar inför klimatförändringarna.
Det visar sig att samtal under det senaste decenniet om markhälsa och regenerativt jordbruk också är på plats när det gäller klimatförändringar.
"Markhälsa är verkligen grunden för ett motståndskraftigt jordbrukssystem. Det är grunden, säger Matt Wallenstein, tidigare chef för avdelningen för jord- och växtvetenskap vid Colorado State University, och nuvarande chefsmarkforskare på jordbruksföretaget Syngenta.
Att bygga ett motståndskraftigt jordbrukssystem innebär att odla många olika växter, eftersom var och en erbjuder något annorlunda för mikrober. Att undvika bekämpningsmedel är också nyckeln, eftersom de kan utplåna några av dessa små organismer.
En flygbild över fält med olika grödor. Av YueStock, Shutterstock.
Det innebär att man stör jorden så lite som möjligt också. Bland andra fördelar hjälper bönder som endast bearbetar sin mark ytligt eller inte alls att upprätthålla mykorrhiza, en nyttig svamp som förbinder växtrötter med näringsämnen och andra mikrober. Viss forskning har visat att mykorrhizasvampar kan hjälpa en växt att upprätthålla produktiviteten inför torka.
Olika forskare betonar olika metoder. "Om jag vill hålla mina mikrober glada, vad kan jag göra? Jag tror att det handlar om organiskt material i jorden – det tenderar att buffra systemet, säger Daniel Buckley, en mikrobiell ekolog vid Cornell University. Han rekommenderar säsongsbetonad användning av täckgrödor. Andra säger att regelbunden applicering av kompost är nyckeln.
Vissa företag - Syngenta bland dem - har utvecklat probiotika eller bioinokulanter som använder nyttiga mikrober. Även om dessa potentiellt kan vara användbara för att öka naturlig mikrobiell aktivitet inför klimatförändringar, är forskning om deras effektivitet inte avgörande.
För närvarande är det bästa sättet att förbereda sig för klimatförändringens effekter på mikroorganismer att vårda jorden så bra som möjligt. "Mikrober är våra allierade - en vän till bonden", säger Wallenstein. "Så länge vi tar hand om dem genom god förvaltning och skötsel av våra jordar, kommer de att göra sin del för att hjälpa till att stödja växthälsa."
