Energy use efficiency of soil microorganisms: Driven by carbon recycling and reduction
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Carbon use efficiency (CUE) is being intensively applied to quantify carbon (C) cycling processes from microbial cell to global scales. Energy use efficiency (EUE) is at least as important as the CUE because (i) microorganisms use organic C mainly as an energy source and not as elemental C per se, and (ii) microbial growth and maintenance are limited by energy, but not by C as a structural element. We conceptualize and review the importance of EUE by soil microorganisms and focus on (i) the energy content in organic compounds depending on the nominal oxidation state of carbon (NOSC), (ii) approaches to assess EUE, (iii) similarities and differences between CUE and EUE, and (iv) discuss mechanisms responsible for lower EUE compared to CUE. The energy content per C atom (enthalpy of combustion, the total energy stored in a compound) in organic compounds is very closely (R 2 = 0.98) positively related to NOSC and increases by 108 kJ mol −1 C per one NOSC unit. For the first time we assessed the NOSC of microbial biomass in soil (−0.52) and calculated the corresponding energy content of −510 kJ mol −1 C. We linked CUE and EUE considering the NOSC of microbial biomass and element compositions of substrates utilized by microorganisms. The mean microbial EUE (0.32–0.35) is 18% lower than CUE (0.41) using glucose as a substrate. This definitely indicates that microbial growth is limited by energy relative to C. Based on the comparison of a broad range of processes of C and energy utilization for cell growth and maintenance, as well as database of experimental CUE from various compounds, we clearly explained five mechanisms and main factors why EUE is lower than CUE. The two main mechanisms behind lower EUE versus CUE are: (i) microbial recycling: C can be microbially recycled, whereas energy is always utilized only once, and (ii) chemical reduction of organic and inorganic compounds: Energy is used for reduction, which is ongoing without C utilization.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
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 | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| 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 | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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 ».