稲作は、温室効果ガス排出量の大きな項目です。世界人口の半分以上の主食であるコメは、ほぼ常に浸水した水田で栽培されており、人間に関連するすべてのメタンの 11% を大気中に放出しています。これは、年間約 4,000 万トンのメタンに相当します。
そのメタンの発生源は、水田で繁殖するバクテリアによって生成されますが、科学者たちは、現在の環境への影響を大幅に軽減できる奇妙な電気生命体を発見しました。ケーブルバクテリアとして知られるこの生命体は、最初に海で確認され、最近、アジアと米国のイネの根の間の畑で自然に成長することが発見されました.科学者たちは次に、どのような条件がケーブル バクテリアに好都合であるかを解明しようとしています。
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電気を通すケーブルバクテリアは、土壌中のメタン生成を抑制します。 2020 年、研究者は、ケーブル バクテリアが米が栽培された実験室の土壌でメタン排出量を 93% 削減したことを発見しました。ケーブルバクテリアは土壌微生物群集のパワーバランスを崩し、メタン生成バクテリアは圧倒的な敗者でした.
メタン生成はバクテリアにとって非効率的です。代替手段があれば、彼らはそれを差し押さえます。
「メタン生成は、微生物群集の最後の手段です。 [微生物] が他に何もできないとき、彼らはメタンを生成します」と UMass Amherst の微生物学者 Derek Lovley は言います。
メリットのあるバクテリアの仲間
ケーブル バクテリアは細長く、体は 1 細胞幅しかありません。顕微鏡で見ると、稲の根から流れる幽霊のような毛のように光ります。彼らがメタンを制御する方法は、土壌の化学的性質を変えることです。ケーブルバクテリアは、土壌中の有益な硫酸塩を増やし、そのレベルを安定に保ちます。硫酸塩の補給は必要ありません.それらはメタン生産者に直接害を及ぼすことはありませんが、それらを締め出す条件を作り出します.
微生物は互いに非常に競争力があり、1 つのタイプが開花すると、他のタイプは枯死することがよくあります。芝生の草が健康であれば、雑草はむき出しの土壌よりも定着しにくくなります。微生物についても同じことが言えます。そのため、腸を健康に保つためにプロバイオティクスのサプリメントを摂取する人もいます.同様に、ケーブル バクテリアが土壌で繁殖すると、硫酸塩を消費するバクテリアに餌を与え、そうでなければメタンを生成する競合相手をシャットアウトします。
副次的な利点として、ケーブルバクテリアは土壌から硫化物を除去するため、米に優しい. Vincent Scholz はデンマークのオーフス大学の電気微生物学者で、上記の両方の研究に参加しました。硫酸塩は植物の栄養素ですが、硫化物は植物毒素であり、穀物の収量を低下させます.稲はまた、根の構造を介して溶存酸素をケーブル バクテリアに渡すことで、ケーブル バクテリアを助けます。
しかし、ケーブル バクテリアが魔法のように機能する方法を知ることは、解決策の一部にすぎません。水田がケーブル対応になる条件は?
ウェットかドライか?
研究者は、ケーブル バクテリアに好都合な条件を調査しています。たとえば、ケーブルバクテリアは、水田が継続的に水浸しになっているとき（米国では標準的な慣行）、または水田が断続的に排水されて水浸しになっているときのほうがうまく機能しますか?どのくらいの酸素が必要ですか?
断続的な水田の氾濫の問題は、ケーブルのバクテリアだけでなく、数年前から検討されてきました。 2018 年のある研究では、湿潤と乾燥を交互に行うことで、メタン排出量が最大 90% 削減されました。 2020 年の研究では、湿潤と乾燥を交互に行うと、メタンだけでなく、正味の温室効果ガスが約 22% 削減されることがわかりました。この利点をケーブル バクテリアの健全な集団と組み合わせることができれば、米ははるかに気候に優しいものになります.
ショルツ氏は、水の管理が重要だと言います。ケーブルバクテリアは、酸素暴露にうるさいです。野外に放置するとストレスを受けますが、生き残るためには酸素が必要です。秘訣は、ケーブルバクテリアと安定した米の収量を好む幸せな媒体を見つけることです.水管理をさらに調査することは、ケーブル バクテリアに関する農業研究の次の手段となる可能性があります。
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中国からの新しい研究は、水中でより多くの酸素が利用できる場合、ケーブルバクテリアが繁栄することを示しています.酸素が豊富な水中のケーブルバクテリアは、より丈夫で、より速く繁殖し、土壌の奥深くまで成長しました.フィールド研究は、水田の水に酸素を追加することをテストするために、この有望な結果に基づいています。水はローテクな方法で酸化できるので、その方法は高価である必要はありません。代わりの湿潤と乾燥も、土壌中の酸素レベルを高める可能性があります。
科学者が理想的な水と酸素の条件を突き止めれば、ケーブル バクテリアを使用して稲作でのメタン排出量を削減するための技術的な課題はほとんどないはずです。水田に在来のケーブル バクテリアが含まれている農家は、これらの有益なバクテリアの成長を助ける条件を作り出すことができます。ケーブルバクテリアのない農家は、畑の準備中にそれらを土壌に播種することができます.
ドイツとデンマークでケーブルバクテリアを栽培したショルツ氏は、ケーブルバクテリアは「非常に簡単に」栽培できると述べています.彼の同僚で、ケーブル バクテリアを発見したラース ピーター ニールセンは、「1 立方センチメートルで 1 キロメートルのケーブル バクテリアを増殖させることができ、それは非常に多い」と付け加えています。
ただし、Nielsen は研究の先を行くことに注意を払っています。ケーブルバクテリアについては、まだ学ぶべきことがたくさんあります。 「そして」と Nielsen は言います。「私たちはまだショックを受けています。」
