Фантастические почвенные микробы и где они обитают
Исследователи из Сиднейского института сельского хозяйства Университета Сиднея изучили обширный и в значительной степени скрытый мир под нашими ногами. В почве обитает 59% всей жизни на Земле.
Один грамм почвы может содержать до 10 миллиардов бактерий, что намного превышает численность населения планеты. Как и растения с животными, эти почвенные микроорганизмы имеют предпочтения в среде обитания. Учитывая разнообразие ландшафтов, почв и климата Австралии, учёные решили выяснить, занимают ли почвенные микробы специфические местообитания, сформированные окружающей средой.
В исследовании, опубликованном в Global Change Biology, команда проанализировала экологическую ДНК (eDNA) из образцов почвы, собранных по всему австралийскому континенту. Исследование показало, что на сообщества бактерий и грибов влияют разные факторы окружающей среды.
Ключевые факторы влияния
- pH почвы оказался доминирующим фактором, формирующим разнообразие бактерий.
- Сообщества грибов сильнее зависели от климатических переменных, особенно от количества осадков и колебаний температуры.
Используя модели искусственного интеллекта (ИИ), исследователи предсказали географическое распределение различных микробных групп по всей Австралии. Полученное распределение бактерий отражало карту типов почв страны, тогда как распределение грибов больше соответствовало климатическим зонам и схемам растительности.
Эти результаты позволяют предположить, что сообщества грибов более чувствительны к более широким условиям окружающей среды, выходящим за рамки только характеристик почвы.
Прогноз на 2040 год
Учёные расширили анализ, включив климатические прогнозы для оценки потенциальных изменений к 2040 году. Модели показали, что как бактериальные, так и грибные сообщества, вероятно, сместятся к югу в ответ на повышение температур, причём наиболее выраженные изменения произойдут вблизи 25° южной широты.
Однако масштабы этих сдвигов различаются между двумя группами:
- Примерно 24% площади суши Австралии, согласно прогнозам, претерпят значительные изменения в составе грибных сообществ.
- Ожидается, что бактериальные сообщества сместятся примерно на 19% ландшафта.
Такие изменения в распределении микробов могут иметь серьёзные последствия для функционирования почвы, учитывая центральную роль этих организмов в круговороте углерода и питательных веществ.
Исследователи объясняют эти различия уникальными биологическими характеристиками бактерий и грибов:
- Бактерии, будучи чрезвычайно разнообразными, быстрорастущими и метаболически адаптивными, в большей степени регулируются свойствами почвы и способны процветать в широком диапазоне условий.
- Грибы более зависимы от стабильных режимов влажности и температуры, что делает их более уязвимыми к последствиям изменения климата.
Для землеустроителей и фермеров это означает необходимость целевых стратегий:
- Для поддержки бактерий следует сосредоточиться на улучшении состояния почвы, особенно её pH.
- Для грибов нужно рассматривать более широкие, адаптированные к климату решения, такие как посадка покровных культур, которые помогают удерживать влагу в почве и смягчать тепловой стресс.
Понимание того, где обитают почвенные микробы и почему, становится всё более важным по мере изменения климата. Эти микроскопические сообщества лежат в основе безопасности почв, продовольственной безопасности и даже климатического регулирования. Картирование их невидимого мира — это первый шаг к разумному управлению им.