Чувствительность микробов к изменениям среды зависит от глубины почвы

Бактерии в поверхностном слое почвы влияют на глобальный углеродный цикл, разлагая отмершие листья и стебли и выделяя углерод в атмосферу и почву. Поскольку эти микробы чувствительны к изменениям среды, для прогнозирования сдвигов углеродного цикла при изменении климата необходимо понимать, как они реагируют на такие потрясения, как засуха и пожары.

Однако оставалось неясным, на какую глубину распространяется воздействие этих нарушений. Данное исследование показало, что бактериальные сообщества ближе к поверхности почвы более чувствительны к засухе и пожару. Это означает, что более глубокие слои почвы могут служить убежищем для бактериальных сообществ во время таких нарушений.

Микробиологи часто рассматривают верхние 10 см почвы как однородный слой. Однако новое исследование, опубликованное в Soil Biology and Biochemistry, демонстрирует, что реакция бактериальных сообществ на изменения среды зависит от глубины. Сообщества всего в 1 см под поверхностью оказались удивительно устойчивы к пожарам в травянистых и кустарниковых экосистемах, что может стабилизировать круговорот питательных веществ и способствовать восстановлению экосистемы.

Учёные изучили реакцию бактериальных сообществ у поверхности почвы на засуху и пожар — два фактора, которые, как ожидается, будут учащаться и усиливаться. Пробы отбирали с трёх глубин: слой подстилки на поверхности, верхние 2 см и верхние 10 см почвы. Отбор вёлcя до и в течение года после пожара в рамках эксперимента Loma Ridge Global Change Experiment в Калифорнии, где более десяти лет моделируется засуха в полузасушливой степи и прилегающем прибрежном кустарниковом сообществе. С помощью 16S ампликонного секвенирования исследователи отслеживали состав бактериального сообщества и его изменения под воздействием засухи, пожара и в зависимости от глубины почвы с течением времени.

Было обнаружено, что бактериальные сообщества в подстилке и поверхностном слое почвы чувствительны к этим факторам, но эффект ослабевает с глубиной. Например, чувствительность сообщества к засухе в слое подстилки была в три раза выше, чем в верхних 10 см почвы. Кроме того, пожар изменил состав сообщества в подстилке, но не затронул сообщества в почве. Примечательно, что бактериальные сообщества в почве одинаково устойчиво переносили пожар, независимо от предшествующего воздействия засухи.

Эти результаты важны, поскольку бактерии в подстилке и поверхностной почве отвечают за переработку, хранение и выделение углерода. Кроме того, питательные вещества могут перемещаться по почве с дождём, поэтому потрясения для микробов в одной её части могут иметь каскадные эффекты для других. Тот факт, что микробы чуть ниже поверхности могут быть защищены от засухи и огня, даёт надежду на то, что такие важные функции микробиома, как круговорот углерода, могут оказаться устойчивыми к меняющемуся климату.