Местные бактерии помогают семенам укореняться в засушливых ландшафтах
Засушливые экосистемы покрывают около 40% суши и поддерживают более 2 миллиардов человек. После деградации (из-за перевыпаса или неадекватного орошения) их сложно восстановить. Метод восстановления экосистем с помощью местных растений — «прямой посев» — перспективен, но имеет много недостатков.
«В деградировавших засушливых землях только около 10% непосредственно высеянных семян достигают стадии укоренения, — говорит ведущий автор исследования, опубликованного в Journal of Applied Ecology, Фредерик Дадзи, докторант Школы биологических, земных и экологических наук UNSW Sydney. — Учитывая, что местные семена дороги и часто их не хватает для требуемых масштабов, это проблематично».
Поскольку одной из потенциальных проблем деградировавших земель является отсутствие в почве местных микроорганизмов, исследовательская группа собрала местные бактерии с нетронутых участков и вырастила их. Затем их внедрили в почвенные гранулы, содержащие семена местных растений — спинифекса и акации (огненной акации), — и высадили их на деградировавших землях.
Микроорганизмы могут иметь макро-преимущества
«Мы обнаружили, что микроорганизмы очень полезны для укоренения растений, особенно на ранних стадиях, когда семена превращаются в проростки. После этого взаимосвязь была менее очевидной», — говорит г-н Дадзи.
Успех прорастания семян акации при сочетании с местными микробами улучшился примерно на 50%. Прорастание спинифекса также улучшилось примерно на 20% — но только в паре с цианобактериями (фотосинтезирующими бактериями).
Однако после прорастания присутствие местных бактерий не влияло на выживаемость растений ни в лучшую, ни в худшую сторону. Более того, средняя масса спинифекса снизилась на 11% у тех семян, которые содержали цианобактерии.
«То, что микробы улучшают прорастание в деградировавших местообитаниях, — хорошая новость для восстановления экосистем, — говорит г-н Дадзи. — И что еще лучше: это простой двухэтапный процесс, который можно масштабировать для восстановления засушливых экосистем. Во-первых, объединение семян и почвы в гранулы, и, во-вторых, инокуляция этих гранул микробами».
Точные виды местных бактерий в гранулах не были известны, но существует ряд механизмов, с помощью которых бактерии могут улучшать (и затруднять) прорастание и рост растений.
«Микроорганизмы используют разные механизмы для улучшения роста растений, как прямо, так и косвенно. Например, они способствуют проникновению и удержанию влаги в почве для растений, контролируют эрозию почвы и повышают доступность питательных веществ. Прямые эффекты включают секрецию гормонов, стимулирующих рост растений, таких как ауксины», — говорит г-н Дадзи.
Засушливые земли ценны не только как «хлебные корзины» для огромного числа людей, но и предоставляют другие услуги, отмечает Дадзи: «Из-за обширности засушливых земель они обладают наибольшим потенциалом для связывания атмосферного углерода и, таким образом, существенного вклада в смягчение изменения климата».
Хотя это исследование проводилось на полевом участке, проросткам обеспечивали тень и воду. В будущем авторы предлагают повторить методологию в более естественных условиях — с естественным солнечным светом и дождем.