ஆர்க்டிக்கின் பண்டைய நுண்ணுயிரிகள் விழித்தெழுகின்றன; அவை புவி வெப்பமாதலை வேகப்படுத்தக்கூடும்

பண்டைய நுண்ணுயிரிகள் இப்போது ஏன் முக்கியம்

ஆர்க்டிக் முழுவதும் உறைந்துள்ள நிலத்தில், பல்லாயிரக்கணக்கான ஆண்டுகளுக்கு முன்பு பண்டைய தாவரங்களையும் விலங்குகளையும் உண்டு வாழ்ந்த நுண்ணுயிரிகள் மீண்டும் உயிர்ப்பெறத் தொடங்குகின்றன. அலாஸ்காவின் உள்பகுதியில் இருந்து சேகரிக்கப்பட்ட நிரந்தர உறைநில மாதிரிகளைப் பயன்படுத்தி ஆய்வகத்தில் மேற்கொண்ட சோதனைகள், 40,000 ஆண்டுகள் பழமையானவை உட்படச் செயலற்ற நுண்ணுயிர்ச் சமூகங்கள், வெப்பமும் ஈரப்பதமும் நீடித்தால் சில மாதங்களிலேயே மீண்டும் செயல்படத் தொடங்கக்கூடும் என்பதைக் காட்டுகின்றன. அவை செயல்படத் தொடங்கியதும், நீண்டகாலமாக உறைந்திருக்கும் கரிமப் பொருளைச் சிதைத்து, வெப்பத்தைப் பிடித்துவைக்கும் கார்பன் டைஆக்சைடு மற்றும் மீத்தேன் ஆகிய இரு வாயுக்களையும் வெளியிடுகின்றன. இந்தச் செயல்முறை வெப்பமடைந்து வரும் காலநிலைக்கு மேலும் அழுத்தம் சேர்ப்பதுடன், ஒன்றையொன்று வலுப்படுத்தும் சுழற்சியில் நிரந்தர உறைநில உருகல் வேகமடையும் அபாயத்தையும் அதிகரிக்கிறது.

நிரந்தர உறைநிலம் என்பது குறைந்தது தொடர்ச்சியாக இரண்டு ஆண்டுகள் உறைந்திருக்கும் நிலமாகும். அது ஒரு மீட்டர் ஆழம் மட்டுமே கொண்டதாகவோ, நூற்றுக்கணக்கான மீட்டர் தடிமன் கொண்டதாகவோ இருக்கலாம். நீண்ட காலத்துக்கு முன்பு மறைந்துபோன டுந்திரா மற்றும் போரியல் சூழலமைப்புகளிலிருந்து வந்த பண்டைய கார்பனை அது பூட்டி வைத்துள்ளது. அதன் மேற்பரப்புக்கு அருகிலுள்ள அடுக்கு கோடையில் அடிக்கடி உருகும்; ஆனால் ஆழமான அடுக்குகள் கடந்த பனிக்காலம் முதல் உறைந்த நிலையிலேயே உள்ளன. கோடைக்காலங்கள் நீண்டு, உருகும் காலம் வசந்தத்துக்கும் இலையுதிருக்கும் விரிவடைந்தால், நிரந்தர உறைநிலத்தின் ஆழத்தில் உள்ள நுண்ணுயிரிகள்கூட நவீன கார்பன் சுழற்சியில் பகுதியளவு பங்கேற்கத் தொடங்கலாம் எனப் புதிய ஆய்வு சுட்டிக்காட்டுகிறது.

இந்தக் காலநீட்டம் மிக முக்கியமானது. உலக சராசரியை விட ஆர்க்டிக் சுமார் இரு மடங்கு வேகமாக வெப்பமடைந்து வருகிறது; உருகும் பருவமும் விரிவடைந்து வருகிறது. தாவரங்கள் பெரும்பாலும் செயலற்றிருக்கும் இலையுதிர், குளிர்காலம், வசந்த காலங்களில் வடக்குப் பகுதிகளிலிருந்து வெளிப்படும் பசுங்குடில் வாயுக்களின் அளவு அதிகரிப்பதை விஞ்ஞானிகள் அளந்துள்ளனர். பருவமற்ற காலத்தின் இந்த வெளியேற்றங்களையும் கணக்கில் எடுத்தால், அண்மைய பல ஆண்டுகளில் அந்தப் பகுதி வளிமண்டலத்துக்கு கார்பனைச் சேர்க்கும் நிகர மூலமாகத் தெரிகிறது. பண்டைய நுண்ணுயிரிகள் விழித்தெழுவது இந்தச் சுமையை மேலும் அதிகரிக்கும்.

அலாஸ்காவின் நிரந்தர உறைநிலை சுரங்கம் காட்டுவது என்ன

நுண்ணுயிரிகள் மீண்டும் செயல்படும் வேகத்தை ஆய்வு செய்ய, அலாஸ்காவின் ஃபேர்பேங்க்ஸ் அருகிலுள்ள நிரந்தர உறைநிலை ஆய்வுச் சுரங்கத்திலிருந்து ஆராய்ச்சியாளர்கள் உறைந்த மண் மாதிரிகளைச் சேகரித்தனர். இந்தச் சுரங்கம் நிலத்தின் மேற்பரப்பிலிருந்து சுமார் 50 அடி ஆழத்தில் அமைந்துள்ளது; உறைந்த நிலத்துக்குள் 350 அடிக்கும் அதிகமாக நீள்கிறது. பிளைஸ்டோசீன் காலத்தின் பிற்பகுதியில் இருந்த நிலப்பரப்புகளின் விரிவான பதிவைப் பாதுகாத்துள்ள இந்த இடம், ஆயிரக்கணக்கான ஆண்டுகளாக உறைந்திருக்கும் தொன்மையான மண்ணையும் பனியையும் சேதமின்றி ஆய்வு செய்ய விஞ்ஞானிகளுக்குக் கிடைத்துள்ள அரிய தளமாகும்.

அலாஸ்காவின் பெரும் பகுதியின் அடியில் நிரந்தர உறைநிலம் இருப்பதால், அது ஆய்வுக்கு ஏற்ற இடமாகிறது. சுரங்கத்தின் உறைந்த சுவர்களில் வண்டல் மண், மணல், கரிமப் பொருள் நிறைந்த அடுக்குகள், மண் உறைந்தபோது உருவான நிலத்தடி பனி ஆகியவை தெரிகின்றன. அந்த அடுக்குகளில் பல, நுண்ணுயிரிகளால் இன்னும் பெருமளவு சிதைக்கப்படாத புதைந்த தாவர மற்றும் விலங்குப் பொருள்களைக் கொண்டுள்ளன. உருகுவதால் திரவ நீர் கிடைத்து, வெப்பநிலை உறைநிலைக்கு மேலே சென்றவுடன், நீண்டகாலமாகச் செயலற்றிருந்த இந்த நுண்ணுயிர்ச் சமூகங்களுக்கு வளர்சிதை மாற்றத்தை மீண்டும் தொடங்கத் தேவையான மூலப்பொருள்கள் கிடைக்கின்றன.

பனிக்கால நுண்ணுயிரிகளை விஞ்ஞானிகள் எவ்வாறு மீண்டும் செயல்படச் செய்தனர்

ஆய்வகத்தில் பண்டைய நிரந்தர உறைநிலத்தின் சிறு துண்டுகள் ஈரப்படுத்தப்பட்டு, அலாஸ்காவின் தற்போதைய மற்றும் எதிர்காலக் கோடைக்கால நிலைமைகளைப் பிரதிபலிக்கும் வகையில் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட வெப்பநிலைகளில் வைக்கப்பட்டன. நுண்ணுயிரிகளின் புதிய வளர்ச்சியில் கண்டறியக்கூடிய அணுக்குறி பதிய, ஹைட்ரஜனின் கனமான வடிவமான டியூட்டீரியம் செறிவூட்டப்பட்ட நீரை ஆராய்ச்சியாளர்கள் பயன்படுத்தினர். ஒரு மாதத்துக்குப் பிறகு, மிகச் சிறிய அளவிலான செல்களில்தான் செயல்பாட்டுக்கான அறிகுறிகள் தென்பட்டன; இது மெதுவான மறுதொடக்கத்தைக் குறிக்கிறது. அதிக வெப்பநிலையில் ஆறு மாதங்கள் கழித்தபோது நிலைமை பெரிதும் மாறியது. நுண்ணுயிர்ச் சமூகங்கள் மறுசீரமைக்கப்பட்டன, கண்களுக்குத் தெரியும் உயிர்ப்படலங்கள் தோன்றின, மீண்டும் செயல்பட்ட நுண்ணுயிரிகள் நவீன நுண்ணுயிரிகளைப் போலவே நடந்துகொண்டன.

குளிரிலிருந்து தொடங்கிய மறுஉயிர்ப்பு, ஒவ்வொரு அணுவாகக் கண்காணிப்பு

டியூட்டீரியம் குறியிடும் முறை, ஊகிக்காமல் நுண்ணுயிரிகளின் வளர்ச்சியைக் கண்காணிக்க விஞ்ஞானிகளுக்கு உதவுகிறது. புதிய செல் சவ்வுகள் அல்லது பிற மூலக்கூறுகளை உருவாக்கும்போது நுண்ணுயிரிகள் ஹைட்ரஜன் அணுக்களைச் சேர்க்கின்றன. அவை டியூட்டீரியம் அணுக்களாக இருந்தால், கருவிகள் அவற்றின் கனமான அணுக்குறியைக் கண்டறிந்து, அந்த வளர்ச்சி மாசுபாட்டால் அல்ல, பரிசோதனையால் ஏற்பட்டது என்பதை உறுதிப்படுத்தும். அலாஸ்காவில் கிடைத்த தரவுகள், நுண்ணுயிரிகளின் மறுஉயிர்ப்பு உடனடியாக நிகழ்வதில்லை என்பதைக் காட்டுகின்றன. பல நுண்ணுயிரிகள் வாரக்கணக்கில் தகவமைந்த பிறகே மறுசீரமைந்து, நீண்டகால வெப்பத்துக்குப் பின் பெருகுகின்றன. ஒரே ஒரு வெப்ப அலைவிட, நீண்ட உருகும் பருவம் ஏன் முக்கியமானதாக இருக்கலாம் என்பதை இந்தத் தாமதம் வலியுறுத்துகிறது.

பல மாதங்கள் வெப்பம் நீடித்த பிறகு என்ன நிகழ்கிறது

விழித்தெழுவதற்குத் தேவைப்படும் கால அளவே முக்கியக் கண்டுபிடிப்பாகும். சில பண்டைய நுண்ணுயிர்ச் சமூகங்கள் முழுமையாகச் செயல்பட, உருகிய பிறகு சுமார் ஒன்று முதல் ஆறு மாதங்கள் வரை தாமதம் ஏற்படுவதாகப் பரிசோதனைகள் காட்டுகின்றன. இன்றைய காலநிலையில் ஆர்க்டிக்கின் சில பகுதிகள் ஆண்டுதோறும் ஏற்கெனவே இவ்வளவு காலம் உறைநிலைக்கு மேலான வெப்பநிலையில் இருக்கின்றன. எதிர்காலத்தில் உருகும் பருவங்கள் மேலும் நீளும் எனக் காலநிலை கணிப்புகள் தெரிவிக்கின்றன. நீண்ட வெப்பக்காலம், சவ்வுகளை மீண்டும் உருவாக்கவும், உறைதலால் ஏற்பட்ட சேதத்தைச் சரிசெய்யவும், சிக்கலான கார்பனைச் செரிக்கத் தேவையான நொதிகளைச் செயல்படுத்தவும் நுண்ணுயிரிகளுக்கு போதிய நேரத்தை வழங்குகிறது. அந்தச் செயல்முறைகள் தயாரானதும், உறைந்த கரிமப் பொருளை கார்பன் வாயுக்களாக நுண்ணுயிரிகள் விரைவாக மாற்றக்கூடும்.

கள அளவீடுகளில் காணப்படும் பரந்த போக்கையும் இந்தக் காலநீட்டம் விளக்க உதவுகிறது. கோடையில் தாவரங்கள் செயல்படும் குறுகிய வளரும் பருவத்தில் பல டுந்திரா தளங்கள் கார்பன் டைஆக்சைடை உறிஞ்சுகின்றன. ஆனால், நுண்ணுயிரிகள் தொடர்ந்து சுவாசிப்பதால் ஆண்டின் எஞ்சிய காலத்தில் ஏற்படும் இழப்புகள் அந்த உறிஞ்சுதலை அதிகரித்துவரும் அளவில் ஈடுசெய்கின்றன. பண்டைய கார்பனைச் சிதைக்கும் புதிதாக விழித்தெழுந்த நுண்ணுயிரிகளும் சேர்வதால், பருவமற்ற கால இழப்புகள் மேலும் அதிகரித்து, நிலப்பரப்புகள் நிகர உமிழ்வு நிலைக்குத் தள்ளப்படலாம்.

உறைந்த கார்பன் களஞ்சியத்திலிருந்து பசுங்குடில் வாயு வெளியேற்றம் வரை

நிரந்தர உறைநிலம் பெரும்பாலும் பிரம்மாண்டமான கார்பன் களஞ்சியமாக வருணிக்கப்படுகிறது. குளிரான சூழல் தாவர மற்றும் விலங்குகளின் எச்சங்கள் முழுமையாகச் சிதைவதைத் தடுத்ததால், அவை குவிந்து உறைந்தன. உருகல் அந்தக் களஞ்சியத்தைத் திறக்கிறது. ஆக்சிஜன் நிறைந்த மண்ணில் நுண்ணுயிரிகள் முக்கியமாகக் கார்பன் டைஆக்சைடை (CO2) வெளியிடுகின்றன. சதுப்பு நிலங்கள், ஈரநிலங்கள், உருகி உருவான ஏரிகளின் அடிப்பகுதி போன்ற நீர் தேங்கிய அல்லது ஆக்சிஜன் குறைந்த சூழல்களில், மீத்தேன் உருவாக்கும் நுண்ணுயிரிகள் எனப்படும் சிறப்புவகை நுண்ணுயிரிகள் மீத்தேனை (CH4) உற்பத்தி செய்கின்றன.

CO2 மற்றும் மீத்தேன்

சில தசாப்த கால அளவில், கார்பன் டைஆக்சைடை விட மீத்தேன் மிக அதிக வெப்பத்தைப் பிடித்துவைக்கிறது; எனினும் வளிமண்டலத்தில் அது விரைவாகச் சிதைகிறது. ஒரு மூலக்கூறு என்ற அளவில் கார்பன் டைஆக்சைடு குறைந்த தாக்கமுடையது; ஆனால் பல நூற்றாண்டுகள் நீடிக்கிறது. உருகும் நிலத்திலிருந்து வெளிப்படும் CO2 மற்றும் மீத்தேனின் விகிதம் உள்ளூர் சூழல்களைப் பொறுத்தது. உலர்ந்த, நன்கு நீர் வடிந்த மண் CO2 வெளியேற்றத்தை அதிகரிக்கிறது. நீர் நிறைந்த மண்ணும் உருகும் ஏரிகளும் மீத்தேன் வெளியேற்றத்தை அதிகரிக்கின்றன. அலாஸ்கா மற்றும் மேற்கு கனடாவில் அண்மையில் மேற்கொள்ளப்பட்ட ஆய்வுகள், உற்பத்திச் செயல்பாடு மிகுந்த காலங்களில் காடுகள் வெளியிடுவதைவிடச் சற்றே அதிக CO2-ஐ உறிஞ்சக்கூடும் என்பதைக் காட்டுகின்றன. ஆனால் அந்தப் பலன்களை ஈரநிலங்கள் மற்றும் ஏரிகளிலிருந்து வரும் மீத்தேன், காட்டுத்தீ, குளிர்காலச் சுவாசம் ஆகியவை ஈடுசெய்கின்றன. இப்பகுதியின் மொத்த பசுங்குடில் வாயுக் கணக்கு, வரும் தசாப்தங்களில் கூடுதல் வெப்பமாதலையே சுட்டிக்காட்டுகிறது.

கார்பன் வெளியேற்றம் எந்த அளவுக்கு இருக்கலாம்

வடக்குப் பகுதிகளின் நிரந்தர உறைநில மண்டல மண்ணில், மிகப் பெருமளவிலான கரிமக் கார்பன் சேமிக்கப்பட்டுள்ளது; அதன் அளவு சுமார் 1,460 முதல் 1,600 பில்லியன் மெட்ரிக் டன். இது தற்போது வளிமண்டலத்தில் உள்ள கார்பனின் அளவைப் போலவே சுமார் இரு மடங்காகும். இதில் பெரும்பகுதி மேல்மட்ட மூன்று மீட்டருக்குள் உள்ளது. எனினும், கணிசமான அளவு ஆழத்தில், பனி நிறைந்த வண்டல் மண் மற்றும் யெடோமா எனப்படும் பண்டைய லோயஸ் படிவுகளில் சிக்கியுள்ளது. அந்த ஆழமான யெடோமா படிவுகளில் 327 முதல் 466 பில்லியன் டன் கார்பன் இருப்பதாக மதிப்பிடப்படுகிறது. ஆர்க்டிக் ஆற்றுப் படுகைகள் மேலும் சுமார் 96 பில்லியன் டன் கார்பனைச் சேர்க்கின்றன. மேற்பரப்பிலிருந்து கீழ்நோக்கி நிகழும் படிப்படியான உருகல், காலப்போக்கில் மேற்பரப்புக்கு அருகிலுள்ள சேமிப்பில் பெரும்பகுதியை வெளிப்படுத்தும். பனி நிறைந்த நிலம் சரிந்து தெர்மோகார்ஸ்ட் குழிகளையும் ஏரிகளையும் உருவாக்கும் திடீர் உருகல், ஒரே பருவத்தில் ஆழமான அடுக்குகளையும் வெளியேற்றக்கூடும்.

இந்தப் பிரம்மாண்டக் களஞ்சியம் ஏற்கெனவே வளிமண்டலத்தில் கார்பனைச் சேர்க்கத் தொடங்கியுள்ளதாக வாயுப் பாய்வு அளவீடுகள் தெரிவிக்கின்றன. குளிர்கால இழப்புகளையும் சேர்த்துப் பார்க்கும்போது, நிரந்தர உறைநிலப் பகுதிகளின் சூழலமைப்புகள் ஆண்டுக்கு நிகரமாக 0.3 முதல் 0.6 பில்லியன் டன் கார்பனை கார்பன் டைஆக்சைடாக வெளியிடுகின்றன எனப் புதிய பிராந்திய மற்றும் குளிர்காலப் பருவக் கண்காணிப்புகள் காட்டுகின்றன. அலாஸ்காவில் மேற்கொள்ளப்பட்ட விமான ஆய்வுகள், டுந்திரா தொடர்ந்து கார்பனை வெளியிடும் மூலமாகச் செயல்படுவதாகக் கணித்துள்ளன. போரியல் காடுகள், காட்டுத்தீ மற்றும் வானிலை நிலவரத்தைப் பொறுத்து, கார்பன் சமநிலை நிலை அல்லது மிதமான அளவில் உறிஞ்சும் நிலை ஆகியவற்றுக்கு இடையே மாறுகின்றன. தாவரங்கள் செயலற்றிருந்தாலும் நுண்ணுயிரிகள் செயல்படும் நீண்ட குளிர்காலத்தை மேலும் பல உணரிகள் அளவிடுவதால், சில ஆய்வுகளில் குளிர்கால உமிழ்வு மதிப்பீடுகள் இரண்டு முதல் மூன்று மடங்கு வரை உயர்த்தப்பட்டுள்ளன. நிரந்தர உறைநில உருகலால் ஏற்படும் பின்னூட்டச் சுழற்சி ஏற்கெனவே தொடங்கிவிட்டது என்ற கருத்துடன் இந்த முடிவுகள் ஒத்துப்போகின்றன.

தாவரங்களும் குளிர்காலப் பருவங்களும் இந்த உமிழ்வுகளை ஈடுசெய்யுமா

ஒவ்வொரு கோடையிலும் டுந்திரா மற்றும் போரியல் காடுகளின் தாவரங்கள் ஒளிச்சேர்க்கை மூலம் கார்பன் டைஆக்சைடை எடுத்துக்கொண்டு, அதில் ஒரு பகுதியை உயிர்த்தொகையாகவும் புதிய மண்ணின் கரிமப் பொருளாகவும் சேமிக்கின்றன. ஆரோக்கியமான தாவரப் பகுதிகளிலும் ஈரநிலங்களிலும் இந்த உறிஞ்சுதல் கணிசமாக இருக்கலாம். சிக்கல் என்னவென்றால், ஆர்க்டிக்கின் குளிர்காலம் மிக நீண்டது. பனியால் மூடப்பட்டிருந்தாலும், ஆண்டின் பெரும்பகுதியில் நுண்ணுயிரிகளின் சுவாசம் குறைந்த வேகத்தில் தொடர்கிறது. 250 அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட நாட்களில் ஏற்படும் இந்தச் சிறு அன்றாட இழப்புகள், கோடைக்காலப் பலன்களில் பெரும்பகுதியையோ அனைத்தையுமோ ஈடுசெய்யக்கூடும்.

நுண்ணுயிரிகளின் தகவமைவுத் திறன் சவாலை மேலும் அதிகரிக்கிறது. ஸ்வால்பார்ட் மற்றும் பிற ஆர்க்டிக் தளங்களில் மேற்கொள்ளப்பட்ட ஆய்வுகள், பருவகாலத்தில் உருகும் மேல்மட்ட அடுக்கில் உள்ள நுண்ணுயிரிகள் குளிர்ச்சியான சூழலுக்கு நன்கு தகவமைந்துள்ளன என்பதைக் காட்டுகின்றன. குறைந்த வெப்பநிலையிலும் திறம்படச் செயல்படும் நொதிகளை அவை உற்பத்தி செய்வதுடன், பல்வேறு கார்பன் சேர்மங்களையும் பயன்படுத்துகின்றன. சில நுண்ணுயிரிகள் குறிப்பிட்ட சூழ்நிலைகளில் CO2-ஐ நேரடியாகவும் உறிஞ்சக்கூடும்; எனினும், சிதைவிலிருந்து வெளிப்படும் கார்பனின் அளவுடன் ஒப்பிடும்போது அந்த வழிமுறையின் பங்கு சிறியது. ஈரநிலங்களும் கரிமச் சதுப்பு நிலங்களும் பல நூற்றாண்டுகளாகப் பீட் குவிவதால் எடையளவில் நிகர கார்பன் உறிஞ்சிகளாக இருக்கலாம். இருந்தாலும், வலுவான வெப்பமூட்டும் விளைவைக் கொண்ட மீத்தேனை அவை வெளியிடுகின்றன. மொத்தத்தில், இப்பகுதி முழுவதும் தாவரங்கள் உறிஞ்சும் கார்பன், அதிகரித்து வரும் சுவாச இழப்புகளையும் உருகும் நிலத்திலிருந்து வெளிப்படும் மீத்தேனையும் முழுமையாக ஈடுசெய்யவில்லை என அண்மைய தரவுகள் காட்டுகின்றன.

வெப்பநிலை மட்டுமல்ல, காலநீட்டமும் ஏன் அபாயத்தை மாற்றுகிறது

புதிய ஆய்வகக் கண்டுபிடிப்புகள் பருவத்தின் நீளத்துக்கு முக்கியத்துவம் அளிக்கின்றன. ஆயிரக்கணக்கான ஆண்டுகளாகச் செயலற்றிருந்த நுண்ணுயிரிகள் வளரத் தொடங்குவதற்கு முன்பு, சேதத்தைச் சரிசெய்து மறுசீரமைக்க வாரங்கள் முதல் மாதங்கள் வரை தேவைப்படலாம். நீண்ட உருகும் பருவம் அந்த நேரத்தை வழங்குகிறது. சில நாள்கள் நீடிக்கும் வெப்பத்தைவிட, வசந்த காலத்தில் முன்னதாக உருகுவதும் இலையுதிரில் உறைதல் தாமதமாக வருவதுமே முக்கியம். பல ஆர்க்டிக் பகுதிகளில் இந்த மாற்றம் ஏற்கெனவே நிகழ்ந்து வருவதை காலநிலைப் பதிவுகள் காட்டுகின்றன.

நிரந்தர உறைநிலம் சீர்குலைந்த பிறகு கார்பன் வெளியேற்றத்தை வேகப்படுத்துவதில் சூரிய ஒளிக்கும் பங்கு உண்டு. உருகலால் மண்ணின் கார்பன் நீரோடைகளுக்கும் ஏரிகளுக்கும் அடித்துச் செல்லப்பட்டு, அங்கு சூரிய ஒளிக்கு வெளிப்படுகிறது. ஒளிவேதியியல் வினைகள் சிக்கலான கரிம மூலக்கூறுகளைப் பலவீனப்படுத்தி, நுண்ணுயிரிகள் அவற்றை எளிதில் உட்கொள்ள வழிவகுக்கின்றன. சூரிய ஒளியால் பலவீனமான கார்பனைப் பயன்படுத்திக் கொள்ள நுண்ணுயிர்ச் சமூகங்கள் தங்களின் வளர்சிதை மாற்றச் செயல்முறைகளை மாற்றி, அதில் அதிகப் பகுதியை CO2-ஆக மாற்றுவதாகப் பரிசோதனைகள் காட்டுகின்றன. உருகல் தொடங்கியதும், நீரியல் நிலைகள், ஒளி, உயிரியல் செயல்பாடுகள் ஆகியவை ஒன்றிணைந்து பண்டைய கார்பனைச் சூழலமைப்பு வழியாக நகர்த்துகின்றன.

பிற காரணிகளும் முக்கியம். வெப்பமடையும் மண்ணுடன் ஈரப்பத மாற்றங்களும் ஏற்படுகின்றன; சில சமயங்களில் வளிமண்டலப் படிவுகள் அல்லது உள்ளூர் மூலங்களிலிருந்து கூடுதல் நைட்ரஜனும் சேர்கிறது. நிரந்தர உறைநிலம் கொண்ட கரிமச் சதுப்பு மண் மீதான பரிசோதனைகள், வெப்பமாதல் CO2 வெளியேற்றத்தை அதிகரிப்பதோடு மீத்தேன் உருவாக்கும் நுண்ணுயிரிகள் மற்றும் பிற குழுக்களின் செயல்பாட்டையும் உயர்த்தக்கூடும் என்பதைக் காட்டியுள்ளன. கூடுதல் நைட்ரஜன் நுண்ணுயிர்ச் சமூகங்களையும், வலுவான மற்றொரு பசுங்குடில் வாயுவான நைட்ரஸ் ஆக்சைடு உட்பட வாயுப் பாய்வுகளையும் மேலும் மாற்றக்கூடும். உருகும் நிலத்தின் எதிர்வினை ஒரே ஒரு செயல்முறை அல்ல; நிலப்பரப்புக்கு ஏற்ப மாறுபடும் ஒன்றோடொன்று தொடர்புடைய செயல்முறைகளின் தொகுப்பு என்பதை இந்த இடைவினைகள் காட்டுகின்றன.

விஞ்ஞானிகளுக்கு இன்னும் தெரியாதவை

நிரந்தர உறைநில கார்பனை வாயுக்களாக மாற்றும் இயக்கிகளாக நுண்ணுயிரிகள் உள்ளன. ஆனாலும், பரந்த நிலப்பரப்புகளில் அவை எதிர்காலத்தில் எப்படி நடந்துகொள்ளும் என்பதைக் கணிப்பது கடினமாகவே உள்ளது. நிரந்தர உறைநிலம், வறண்ட மேட்டுநிலங்கள் முதல் நீர் தேங்கிய கரிமச் சதுப்பு நிலங்கள் வரை, கனிம மண் முதல் தடித்த கரிம அடுக்குகள் வரை, மிகப் பரந்ததும் பன்முகத்தன்மை கொண்டதுமான நிலப்பரப்புகளை உள்ளடக்கியது; சில மீட்டர் தூரத்திலேயே சூழ்நிலைகள் மாறக்கூடும். ஒரு தசாப்த கால மூலக்கூறு ஆய்வுகள் வியப்பூட்டும் பன்முகத்தன்மையை வெளிப்படுத்தியுள்ளன. இருப்பினும், மரபணுப் பட்டியல்களை வாயு உமிழ்வு குறித்த நம்பகமான முன்னறிவிப்புகளாக மாற்றுவது இன்னும் ஆய்வின் முன்னணிப் பகுதியாக உள்ளது. வெப்பப் பரவல், மண்ணின் ஈரப்பதம், நீரியல் நிலைகள், நுண்ணுயிரிகளின் வளர்சிதை மாற்றம் ஆகியவற்றை ஒன்றிணைத்து, உருகல் முதல் உமிழ்வு வரையிலான முழுச் செயல்முறையையும் பதிவு செய்யும் மாதிரிகளை ஆராய்ச்சியாளர்கள் உருவாக்கி வருகின்றனர். திடீர் உருகல், நீர் மற்றும் கார்பனின் பக்கவாட்டு நகர்வு, புதிய விழித்தெழுதல் பரிசோதனைகளில் காணப்பட்ட காலத் தாமதங்கள் ஆகியவற்றை உருவகப்படுத்துவதில் பல மாதிரிகள் இன்னும் சிரமப்படுகின்றன.

அணுகுவதற்குக் கடினமான இடங்களிலும் பருவங்களிலும் அளவீடுகள் குறைவாகவே உள்ளன. உள்ளூர் வாயுப் பாய்வு கோபுரங்களின் அளவீடுகளைப் பிராந்திய அளவுக்கு விரிவுபடுத்தும் கீழிருந்து மேல்நோக்கிய முறைகளும், செயற்கைக்கோள்கள் மற்றும் விமானங்களின் தரவுகளிலிருந்து பெறப்படும் மேலிருந்து கீழ்நோக்கிய மதிப்பீடுகளும் ஒன்றுக்கொன்று முரண்படலாம். குளிர்காலத் தரவுகள் போதாமை, ஈரநிலங்கள் மற்றும் ஏரிகள் குறித்த நிச்சயமின்மை, காட்டுத்தீயின் மாறிவரும் தாக்கம் ஆகியவையே இந்த வேறுபாடுகளுக்கான முக்கிய காரணங்கள். பல்வேறு அணுகுமுறைகளைச் சிறப்பாக ஒருங்கிணைப்பது நிலைமையைத் தெளிவாக்கி வருகிறது; இருப்பினும், எதிர்பார்க்கப்படும் உமிழ்வு அளவுகளில் இன்னும் பரந்த வேறுபாடு நிலவுகிறது.

காலநிலை கணக்குக்கு அப்பாற்பட்ட மற்றொரு கவலையும் உள்ளது. பண்டைய நுண்ணுயிரிகளை மீண்டும் உயிர்ப்பிக்கும் சாத்தியம் இயல்பாகவே பாதுகாப்பு தொடர்பான கேள்விகளை எழுப்புகிறது. நுண்ணுயிரிகளை விழித்தெழச் செய்யும் ஆய்வுகளில் சிறிய, கட்டுப்படுத்தப்பட்ட மாதிரிகளும் வழக்கமான ஆய்வகப் பாதுகாப்பு நடைமுறைகளும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஒவ்வொரு கோடையிலும் தானாகவே உருகிவரும் பரந்த நிரந்தர உறைநிலப் பரப்புடன் ஒப்பிடும்போது, ஆய்வகப் பணிகளின் அளவு மிகச் சிறியது. இந்த நுண்ணுயிரிகள் இயற்கையில் உருவாக்கும் பசுங்குடில் வாயுக்கள்தான் காலநிலை அபாயம்; ஆய்வகத்தில் வளர்க்கப்படும் நுண்ணுயிரிகள் அல்ல. எனவே கண்காணிப்பிலும், பருவகால உருகல் நிலைக்குள் வரும் உறைந்த நிலத்தின் அளவைக் குறைக்கும் வகையில் வெப்பமாதலைக் கட்டுப்படுத்துவதிலும் கவனம் செலுத்தப்பட வேண்டும்.

தெரிந்துகொள்ள வேண்டியவை

• பண்டைய ஆர்க்டிக் நுண்ணுயிரிகள் ஒன்று முதல் ஆறு மாதங்கள் வெப்பமும் ஈரப்பதமும் இருந்தால் விழித்தெழுந்து, நீண்டகாலமாக உறைந்திருக்கும் கரிமப் பொருளைச் செரிக்கும்போது CO2 மற்றும் மீத்தேனை வெளியிடக்கூடும்.
• நிரந்தர உறைநிலப் பகுதிகளின் மண்ணில் சுமார் 1,460 முதல் 1,600 பில்லியன் டன் கரிமக் கார்பன் உள்ளது; இது வளிமண்டலத்தில் உள்ள அளவைப் போலச் சுமார் இரு மடங்காகும்.
• அலாஸ்காவின் ஃபேர்பேங்க்ஸ் அருகிலுள்ள நிரந்தர உறைநிலை ஆய்வுச் சுரங்கம் பண்டைய மாதிரிகளை வழங்கியது; வெப்பமான சூழலில் ஆறு மாதங்கள் வைத்தபின் நுண்ணுயிரிகள் பெருமளவில் மீண்டும் செயல்பட்டதை அந்த மாதிரிகள் காட்டின.
• ஆர்க்டிக் வெப்பமாதல் உருகும் பருவத்தை நீட்டித்து வருகிறது. குறுகிய வெப்ப அலைகளைவிட நுண்ணுயிரிகளின் மறுஉயிர்ப்புக்கு இந்தப் பருவ நீட்டமே முக்கியமானது.
• குளிர்கால இழப்புகளையும் சேர்த்துக் கணக்கிடும்போது, வடக்குப் பகுதியின் நிரந்தர உறைநில மண்டலம் ஏற்கெனவே வளிமண்டலத்துக்கு கார்பனை நிகரமாக வெளியிடுகிறது என அண்மைய கண்காணிப்புகள் தெரிவிக்கின்றன.
• ஏரிகளும் ஈரநிலங்களும் மீத்தேன் வெளியேற்றத்தை ஊக்குவிக்கின்றன; வறண்ட மண்ணில் அதிக CO2 வெளியேறுகிறது. இந்த இரு வாயுக்களும் வெவ்வேறு கால அளவுகளில் வெப்பமாதலை அதிகரிக்கின்றன.
• புதிய ஆய்வுகளில் குளிர்கால கார்பன் இழப்புகளின் மதிப்பீடுகள் உயர்த்தப்பட்டுள்ளன; இதனால் தாவரங்கள் கோடையில் உறிஞ்சும் கார்பனின் பெரும்பகுதி ஈடுசெய்யப்படுகிறது.
• சூரிய ஒளி, உருகிய நிரந்தர உறைநிலக் கார்பனை நுண்ணுயிரிகள் எளிதில் உட்கொள்ள உதவுகிறது; இதனால் நீரோடைகளிலும் ஏரிகளிலும் CO2 வெளியேற்றம் வேகமடைகிறது.
• நுண்ணுயிர்ச் சமூகங்களும் மண்ணின் நிலைகளும் பரவலாக மாறுபடுவதால் பெரும் நிச்சயமின்மை நீடிக்கிறது; திடீர் உருகலையும் பருவகால இயக்கங்களையும் மாதிரிகள் இன்னும் துல்லியமாகப் பதிவு செய்ய முடியவில்லை.
• பொதுமக்களுக்கு முதன்மையான அபாயம் பசுங்குடில் வாயுக்கள் அதிகரிப்பதால் ஏற்படும் காலநிலை வெப்பமாதலே; பண்டைய நுண்ணுயிரிகளைக் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட, சிறிய அளவிலான ஆய்வகச் சூழலில் கையாள்வது அல்ல.