Microcosm tests of the effects of temperature and microbial species number on the decomposition of Carex aquatilis and Sphagnum fuscum litter from southern boreal peatlands

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Abstract:

Increased decomposition rates in boreal peatlands with global warming might increase the release of atmospheric greenhouse gases, thereby producing a positive feedback to global warming. How temperature influences microbial decomposers is unclear. We measured in vitro rates of decomposition of senesced sedge leaves and rhizomes (Carex aquatilis), from a fen, and peat moss (Sphagnum fuscum), from a bog, at 14 and 20 °C by the three most frequently isolated fungi and bacteria from these materials. Decomposition rates of the bog litter decreased (5- to 17-fold) with elevated temperatures, and decomposition of the sedge litters was either enhanced (2- to 30-fold) or remained unaffected by elevated temperatures. The increased temperature regime always favoured fungal over bacterial decomposition rates (2- to 3-fold). Different physiological characteristics of these microbes suggest that fungi using polyphenolic polymers as a carbon source cause greater mass losses of these litters. Litter quality exerted a stronger influence on decomposition at elevated temperatures, as litter rich in nutrients decomposed more quickly than litter poorer in nutrients at higher temperatures (8.0%–25.7% for the sedge litters vs. 0.2% for the bryophyte litter). We conclude that not all peatlands may provide a positive feedback to global warming. Cautious extrapolation of our data to the ecosystem level suggests that decomposition rates in fens may increase and those in bogs may decrease under a global warming scenario.Key words: fungi, bacteria, decomposition, temperature, Sphagnum fuscum, Carex aquatilis, peatlands, climate change, microcosms.

Des taux accélérés de décomposition dans les tourbières boréales, associés au réchauffement planétaire, pourraient augmenter la libération de gaz atmosphériques à effet de serre, entraînant ainsi une boucle d'amplification positive du réchauffement planétaire. On en sait peu sur la façon dont la température influence les décomposeurs microbiens. Nous avons mesuré les taux de décomposition de feuilles sénescentes et de rhizomes de laiche (Carex aquatilis) d'une tourbière basse et de mousse de tourbe (Sphagnum fuscum) d'une tourbière haute, à 14 et 20 °C, par les trois champignons et bactéries les plus fréquemment isolées de ces matières. Les taux de décomposition de la litière de la tourbière haute ont diminué (5 à 17 fois) avec des températures élevées, alors que la décomposition de la litière de la tourbière basse ont soit augmenté (2 à 30 fois) ou n'a pas été affectée par des températures élevées. Les différentes caractéristiques physiologiques de ces microbes indiquent que les champignons utilisant des polymères polyphénoliques en tant que source de carbone entraînent des pertes plus importantes de masse dans ces litières. La qualité de la litière a eu un impact plus important sur la décomposition à des températures élevées, puisque des litières plus riches en nutriments se sont décomposées plus rapidement que des litières pauvres en nutriments, à des températures élevées (8,0–25,7 % pour les litières de laiche vs. 0,2 % pour la litière de bryophyte). Nous en concluons que ce ne sont pas toutes les tourbières qui pourraient contribuer au réchauffement planétaire par une amplification positive. Une extrapolation prudente de nos données au niveau de l'écosystème indique que les taux de décomposition des tourbières basses pourraient augmenter alors que ceux des tourbières hautes pourraient diminuer dans un scénario de réchauffement planétaire.Mots clés : champignons, bactéries, décomposition, température, Sphagnum fuscum, Carex aquatilis, tourbières, changements climatiques, microcosmes.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: October 1, 2004

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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