The importance of anabolism in microbial control over soil carbon storage
Resumo
Os estudos de decomposição, transformação e estabilização da matéria orgânica do solo (MOS) têm aumentado dramaticamente nos últimos anos devido ao crescente interesse em estudar o ciclo global do carbono (C) na sua relação com as alterações climáticas. Embora seja prontamente aceito que a magnitude do reservatório orgânico de C nos solos depende do envolvimento microbiano, como as dinâmicas de C no solo são em última análise a consequência do crescimento e da atividade microbiana, permanece em grande parte desconhecido como esses processos mediados por microrganismos levam à estabilização do C no solo. Aqui, nós definimos duas vias -ex vivo modificação e in vivo turnover- que explicam conjuntamente a dinâmica do C do solo impulsionada pelo catabolismo microbiano e/ou anabolismo. Assim, usamos o quadro conceitual da ‘bomba microbiana de carbono’ (BMC) para demonstrar como os microrganismos são um jogador ativo no armazenamento de C no solo. O BMC unifica a produção microbiana de um conjunto de compostos orgânicos para sua posterior estabilização, que nós definimos como o efeito de entomização. Esta integração captura o legado cumulativo de longo prazo da assimilação microbiana na formação de MOS, com mecanismos (seja por meio de proteção física ou falta de energia de ativação devido à composição química) que finalmente permitem o enterro de C microbiano-derivado em solos. Propomos a necessidade de maiores esforços e buscamos inspirar novos estudos que utilizem o BMC do solo como uma diretriz conceitual para melhorar os entendimentos mecanicistas das contribuições da dinâmica do solo C para as respostas do ciclo C terrestre sob mudanças globais.
Abstract
Studies of the decomposition, transformation and stabilization of soil organic matter (SOM) have dramatically increased in recent years owing to growing interest in studying the global carbon (C) cycle as it pertains to climate change. While it is readily accepted that the magnitude of the organic C reservoir in soils depends upon microbial involvement, as soil C dynamics are ultimately the consequence of microbial growth and activity, it remains largely unknown how these microorganism-mediated processes lead to soil C stabilization. Here, we define two pathways—ex vivo modification and in vivo turnover—which jointly explain soil C dynamics driven by microbial catabolism and/or anabolism. Accordingly, we use the conceptual framework of the soil ‘microbial carbon pump’ (MCP) to demonstrate how microorganisms are an active player in soil C storage. The MCP couples microbial production of a set of organic compounds to their further stabilization, which we define as the entombing effect. This integration captures the cumulative long-term legacy of microbial assimilation on SOM formation, with mechanisms (whether via physical protection or a lack of activation energy due to chemical composition) that ultimately enable the entombment of microbial-derived C in soils. We propose a need for increased efforts and seek to inspire new studies that utilize the soil MCP as a conceptual guideline for improving mechanistic understandings of the contributions of soil C dynamics to the responses of the terrestrial C cycle under global change.
C. Liang
J. P. Schimel
J. D. Jastrow
2017 - Nature Microbiology
