Роль бактерий в глобальном углеродном цикле: новое исследование
Исследователи из Корнеллского университета разработали инновационную методику для отслеживания микробов и понимания различных способов, которыми они перерабатывают почвенный углерод. Эти выводы углубляют наши знания о том, как бактерии влияют на глобальный углеродный цикл.
Почвенные бактерии — ключевой элемент биосферы, но их notoriously сложно изучать. Они превращают растительную биомассу в почвенное органическое вещество, которое является основой плодородия почвы и содержит в три раза больше углерода, чем атмосфера. Таким образом, бактерии контролируют, сколько углерода попадает в атмосферу или запасается в почве. Ежегодно почвенные микробы перерабатывают примерно в шесть раз больше углерода, чем все антропогенные выбросы вместе взятые.
Улучшение знаний о роли бактерий в углеродном цикле в конечном итоге поможет климатическим моделлерам делать более точные прогнозы.
Статья "Multi-Substrate DNA Stable Isotope Probing Reveals Guild Structure of Bacteria that Mediate Soil Carbon Cycling", опубликованная 19 ноября в Proceedings of the National Academy of Sciences, раскрывает различные стратегии микробов по переработке углерода из растений, давая ключи к пониманию формирования и потерь почвенного органического вещества.
"Мы хотим использовать эту информацию, чтобы изучить сами организмы и лучше понять, что они делают и почему", — сказал Дэниел Бакли, профессор Школы интегративных наук о растениях.
Одна из самых больших неопределенностей в компьютерных моделях, предсказывающих углеродный цикл и изменение климата, заключается в том, как мало известно о функционировании почвенных бактерий и их влиянии на углерод в почве.
"Понимая, что делают микробы, мы надеемся делать более точные прогнозы о будущем углеродного цикла, а затем принимать более обоснованные решения о том, как управлять нашей почвой", — отметил Бакли.
В исследовании Бакли и его коллеги использовали стабильные изотопы и высокопроизводительное секвенирование ДНК, чтобы идентифицировать различные виды бактерий и отследить, как каждый вид потребляет углерод с течением времени. Этот подход позволяет определить, какой микроб потребил каждый конкретный тип углерода.
Результаты исследования:
- У микробов есть разные стратегии усвоения углерода.
- Микробы, которые быстро растут, питаются и отмирают, потребляют легко доступный углерод из растительного вещества (например, сахара).
- Другие бактерии специализируются на более трудном для разложения углероде. Они растут и потребляют материалы медленнее, но более эффективно и специализированно.
- Исследователи классифицировали эти типы бактерий в гильдии — группы организмов, которые получают углерод одинаковым способом.
"Чем больше мы понимаем, тем лучше можем предсказывать, что происходит с углеродом в почве", — заключил Бакли.
В будущей работе команда также планирует изучить, предпочитают ли некоторые гильдии разные среды обитания (например, леса или сельскохозяйственные поля), и влияние pH почвы на микробные сообщества.