Microbial methane cycling in a landfill on a decadal time scale
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Landfills generate outsized environmental footprints due to microbial degradation of organic matter in municipal solid waste, which produces the potent greenhouse gas methane. With global solid waste production predicted to increase 69% by the year 2050, there is a pressing need to better understand the biogeochemical processes that control microbial methane cycling in landfills. In this study, we had the rare opportunity to characterize the microbial community responsible for methane cycling in landfill waste covering a 39-year timeframe. We coupled long term geochemical analyses to whole-community DNA (i.e., metagenomic) sequencing and identified key features that shape methane cycling communities over the course of a landfill’s lifecycle. Anaerobic methanogenic microbes are more abundant, diverse, and metabolically versatile in newer waste, fueling rapid methane production early in a landfill’s lifecycle. Aerobic methanotrophs were repeatedly found in leachate where low levels of oxygen were present and exhibited adaptations that aid survival under steep redox gradients in landfills. The potential for anaerobic methane oxidation, which has historically been overlooked despite anoxic habitats dominating landfills, was prevalent in a 26-year-old landfill cell which was in a state of slow methanogenesis. Finally, we identified the metabolic potential for methane oxidation in lineages that are widespread in aquatic and terrestrial habitats, whose capacity to metabolize methane remains poorly characterized. Ultimately, this work expands the diversity of methane cycling guilds in landfills and outlines how these communities can curb methane emissions from municipal solid waste. Significance Microbes are major contributors to methane emissions from solid waste however the temporal dynamics of methane cycling communities in landfills remain poorly understood. We addressed this gap by using whole-community DNA (i.e., metagenomic) approaches to characterize microbial methane cycling in waste covering a 39-year timeframe. We show that methane-producing microbes are more abundant, diverse, and metabolically versatile in new waste compared to old waste. We highlight that methane oxidation in the absence of oxygen is overlooked in landfill biogeochemical models and that novel lineages can potentially contribute to methane sinks across a broad range of habitats. These findings can strengthen predictive models for methane cycling in landfills and inform sustainable waste management strategies to curb methane emissions from solid waste.
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,006 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».