Изменение климата сильнее влияет на почвенные микробные сообщества, чем смена землепользования
Почвенные микроорганизмы играют критическую роль в функционировании экосистем и благополучии человека. Однако глобальные оценки биоразнообразия смещены в сторону позвоночных и растений, в то время как о подземных сообществах известно меньше.
Почвенные микробные сообщества — это «невидимое большинство», которое контролирует широкий спектр экологических функций. Новое исследование показывает, что климатические изменения оказывают более сильное влияние на эти сообщества, чем изменения в землепользовании (например, вырубка лесов или расширение сельского хозяйства).
Методология исследования
Учёные сосредоточились на бактериях и грибах — самых разнообразных почвенных организмах. Они проанализировали:
- Базу данных микробных сообществ с шести континентов.
- Данные о температуре, осадках и растительном покрове.
- Климатические и землепользовательские прогнозные наборы данных за период с 1950 по 2090 год.
Для анализа использовались четыре модели структурных уравнений, чтобы оценить влияние внешних переменных (тип растительности, температура, осадки) на:
- Богатство бактериальных видов.
- Различия в составе сообществ.
- Гены транспорта фосфатов.
- Экологические кластеры.
Ключевые результаты
- Увеличение локального разнообразия бактерий ожидается при всех сценариях изменения климата и землепользования.
- Гомогенизация сообществ затронет более 85% наземных экосистем: локальные сообщества станут более похожими друг на друга.
- Изменение функциональных генов, связанных с усвоением почвенного фосфора, что может ограничить продуктивность растений и микробов.
- Рост численности потенциально проблемных групп:
анализ экологических кластеров показал, что станут более обильными
бактерии и грибы, которые могут включать:
- Важные человеческие патогены.
- Основные продуценты генов антибиотикорезистентности.
- Потенциальные патогены растений, передаваемые грибами.
Экологические последствия
Увеличение локального микробного разнообразия скрывает снижение сложности сообществ в большинстве систем. Это означает, что в будущем в почвах по всему миру будут доминировать сходные бактериальные группы со схожими функциональными возможностями. Такая гомогенизация снижает специализацию и потенциальную способность экосистем адаптироваться к новым экологическим реалиям.
Полученные данные противоречат текущим глобальным прогнозам о сокращении надземного биоразнообразия, но не рисуют оптимистичную картину. Крупные изменения в микробном разнообразии имеют серьёзные последствия для функционирования экосистем.
Исследование помогает заполнить важный пробел в глобальных оценках и закладывает основу для включения почвенных организмов в будущие прогнозы реакции экосистем на глобальные изменения.