Биопочвенные корки под угрозой из-за изменения климата
Исследователи из Университета штата Пенсильвания, используя новый метод для обнаружения микробной активности в биопочвенных корках (биокорках) после их увлажнения, обнаружили ключи к пониманию роли микробов в формировании «живой кожи» над многими полузасушливыми экосистемами мира. Эти крошечные организмы и создаваемые ими микробиомы находятся под угрозой из-за изменения климата.
Результаты опубликованы в журнале Frontiers of Microbiology.
Значение и угрозы
- Биокорки сейчас покрывают около 12% поверхности суши Земли. Ожидается, что из-за изменения климата и интенсификации землепользования их площадь сократится на 25–40% в течение 65 лет.
- Биокорки выполняют ключевые экосистемные услуги: фиксируют углерод и азот из воздуха, перерабатывают питательные вещества и скрепляют частицы почвы, предотвращая эрозию и пылеобразование.
- Потеря биокорок может привести к увеличению глобальных выбросов и осаждения пыли на 5–15%, что повлияет на климат, окружающую среду и здоровье человека.
Исследование активности микробов
Биокорки в полузасушливых регионах состоят из мхов, лишайников, водорослей, цианобактерий, бактерий и грибов. Микробы в сухой почве находятся в состоянии покоя, но «оживают» в течение секунд или минут после увлажнения, начиная синтезировать хлорофилл и фиксировать углерод и азот, пока почва снова не высохнет.
Для изучения этого процесса образцы цианобактериальных биокорок были взяты на плато Колорадо (Юта, США) после дождя, высушены, а затем повторно увлажнены в лаборатории.
Новый метод анализа
Ученые применили комбинацию методов:
- BONCAT — отслеживание синтеза белка на уровне отдельных клеток.
- Сортировка клеток с активацией флуоресценции — разделение клеток по признаку производства новых белков.
- Метагеномное секвенирование — анализ всех генов всех организмов в образце.
Этот подход позволил отличить активные и неактивные микроорганизмы в увлажнённой биокорке и оценить их разнообразие и функциональный потенциал.
Результат
Активные и неактивные компоненты сообщества биокорок различались по видовому богатству и составу как через 4 часа, так и через 21 час после увлажнения.