Преодоление разрыва между лабораторными и полевыми исследованиями в почвенной микробиологии
Исследования в области почвенной микробиологии всё больше зависят от больших данных. Это означает, что эксперименты будут проводиться не только в контролируемых лабораторных условиях, но и перенесены в поля.
«Естественно, возникнут проблемы при масштабировании исследований от лаборатории к полевым испытаниям и далее. Существует большая разница между лабораторными и полевыми экспериментами, что может приводить к противоречивым результатам. Поэтому важно преодолеть разрыв между лабораторными, полевыми и модельными исследованиями функций микробных экосистем», — объясняет исследователь Джи Чен из Департамента агроэкологии Орхусского университета.
От контролируемых условий к неконтролируемым
В лаборатории эксперименты проводятся в строго контролируемых условиях. Это невозможно при переносе опытов в полевые экосистемы, где на результаты влияют вариации погоды, почвы и множество других факторов.
«Можно сказать, что лабораторные эксперименты ограничены, так как игнорируют широкий спектр воздействий окружающей среды, встречающихся in situ. Существует риск противоречий между лабораторными и полевыми исследованиями, что в итоге может ввести в заблуждение при разработке моделей и прогнозов», — говорит Джи Чен.
Таким образом, для получения наиболее достоверных результатов исследования почвенной микробиологии необходимо масштабировать с лабораторного уровня до реальных экосистем. Однако, по словам Джи Чена, существуют серьёзные проблемы:
«Масштабирование — это не просто увеличение размера экспериментов. Оно требует от нас, исследователей, изучения и понимания того, какие микробиологические процессы и взаимосвязи происходят в почве на каждом уровне, когда мы не можем контролировать все внешние воздействия».
Различия между лабораторными и полевыми результатами
Ключевое различие — состояние почвы. В лабораторных исследованиях используется нарушенная почва: её выкапывают, перемещают, иногда обрабатывают. Это может привести к изменениям в микробных сообществах и циклах питательных веществ, которые не обязательно отражают процессы в ненарушенных полевых почвах.
«Продолжительность исследования также влияет на результаты, поскольку краткосрочные лабораторные инкубации могут давать иные прогнозы, чем долгосрочные лабораторные или полевые наблюдения», — отмечает Джи Чен.
Такие расхождения в результатах исследований могут иметь последствия для прогнозирования цикла углерода и питательных веществ в почве, а также выбросов парниковых газов.
«В конечном счёте эти расхождения могут повлиять на разработку политики, основанной на научных данных. Это вызов для нас как исследователей окружающей среды, поскольку наши результаты могут использоваться для информирования политиков о климатически оптимизированных и ресурсоэффективных экосистемах», — говорит Джи Чен.
Он подчёркивает, что недостаток знаний о масштабировании почвенной микробиологии от лаборатории к экосистемам должен стимулировать более тесное междисциплинарное сотрудничество между экспериментальными, наблюдательными, теоретическими и модельными исследованиями.
Статья опубликована в журнале Global Change Biology.