Бактерии в почве могут противостоять засухе
В то время как многие бактерии становятся неактивными в засушливые периоды, определённые группы сохраняют активность и даже процветают. Новое исследование, опубликованное в Nature Communications и проведённое Центром микробиологии и наук об окружающей среде (CeMESS) Венского университета, даёт революционное представление о бактериальной активности во время засухи, что имеет значение для сельского хозяйства и понимания последствий изменения климата.
Почвенные микроорганизмы играют ключевую роль в экосистемах: повышают плодородие почвы, помогают растениям усваивать питательные вещества и определяют, будут ли почвы запасать или выделять CO2, влияя на изменение климата.
До сих пор было сложно измерить активность микроорганизмов в сухих почвах. Благодаря новому методу, разработанному учёными Венского университета, это стало возможным. В исследовании образцы почвы из эксперимента по изменению климата «ClimGrass» в Штирии инкубировали с меченным изотопами водяным паром. Растущие бактерии включали кислород из пара в свою ДНК, что позволило измерить их рост без добавления жидкой воды в почву.
«Большинство бактерий становились неактивными с усилением сухости. Однако это происходило неодинаково во всех микробных группах», — объясняет Деннис Метце, аспирант и ведущий автор исследования. Более того, на рост бактерий во время засухи влияло, подвергались ли почвы текущим или будущим климатическим условиям (повышенным температурам и концентрациям CO2).
Микробные сообщества могут стать более устойчивыми к засухе в будущем
Эксперимент «ClimGrass» моделирует условия будущего: 54 опытных участка, где инфракрасные нагреватели повышают температуру, а системы miniFACE регулируют концентрацию CO2 в атмосфере. Автоматизированные навесы имитируют сильные летние засухи.
«Моделирование будущих климатических условий привело к тому, что больше бактерий оставались активными, несмотря на засуху», — говорит Андреас Рихтер, профессор исследований экосистем и глава CeMESS. «В этих смоделированных условиях смогли закрепиться более засухоустойчивые виды». Особенно устойчивая к засухе бактерия из рода Streptomyces стала более распространённой в сухих почвах, составляя значительную часть общей бактериальной активности.
Её нитевидный рост, возможно, позволяет ей преодолевать разрывы между порами в иссушённой почве, получая доступ к воде и питательным веществам из удалённых источников. Предыдущие исследования указывали, что такие бактерии могут помогать растениям справляться с засухой.
Эти результаты дают бесценное понимание устойчивости и адаптивности почвенных микроорганизмов перед лицом учащающихся засух из-за изменения климата. Поскольку эти крошечные организмы играют огромную роль в поддержании плодородия почв, помощи росту растений и регулировании связывания углерода, понимание их поведения критически важно для экосистем и сельского хозяйства.