Лесные микробы, способные пережить мегапожары
Новое исследование Калифорнийского университета в Риверсайде показывает, что грибы и бактерии, способные выжить после мегапожаров в секвойевых лесах с таноаком, являются микробными «кузенами», численность которых часто увеличивается после воздействия огня.
Мегапожары — пожары беспрецедентных размеров и интенсивности — становятся все более частыми. На западе США изменение климата вызывает повышение температур и более раннее таяние снега, удлиняя сухой сезон, когда леса наиболее уязвимы для возгорания.
Хотя некоторые экосистемы адаптированы к менее интенсивным пожарам, мало что известно о том, как растения или связанные с ними почвенные микробиомы реагируют на мегапожары, особенно в характерных для Калифорнии секвойевых лесах с таноаком.
«Маловероятно, что растения смогут восстановиться после мегапожаров без полезных грибов, которые снабжают корни питательными веществами, или бактерий, преобразующих избыток углерода и азота в почве после пожара», — сказала Сидни Глассман, миколог из UCR и ведущий автор исследования. «Понимание микробов — ключ к любым усилиям по восстановлению».
Команда UCR вносит вклад в это понимание со статьей в журнале Molecular Ecology.
Помимо изучения влияния мегапожаров на микробы в секвойевых лесах с таноаком, исследование необычно и по другой причине. Образцы почвы были взяты с одних и тех же участков земли как до, так и сразу после пожара Соберанес 2016 года в округе Монтерей.
«Чтобы получить такие данные, исследователю почти пришлось бы самому поджечь участок. Так сложно предсказать, где именно произойдет пожар», — отметила Глассман.
Команда не была удивлена, обнаружив, что пожар Соберанес оказал огромное влияние на бактериальные и грибковые сообщества: количество видов микробов сократилось на целых 70%. Они были удивлены тем, что некоторые дрожжи и бактерии не только пережили пожар, но и увеличили свою численность.
К увеличившимся бактериям относятся Actinobacteria, которые помогают разлагать растительный материал. Команда также обнаружила увеличение количества Firmicutes, известных своей способностью стимулировать рост растений, помогать контролировать патогены растений и очищать почву от тяжелых металлов.
В грибковой категории команда обнаружила резкое увеличение количества термостойких дрожжей Basidioascus, способных разлагать различные компоненты древесины, включая лигнин — жесткую часть клеточных стенок растений, которая придает им структуру и защищает от атак насекомых.
Некоторые микробы, возможно, использовали новые стратегии для увеличения своей численности в выжженных почвах. «Penicillium, вероятно, пользуется преимуществом пищи, высвобождаемой из некромассы, или "мертвых тел", а некоторые виды также могут быть способны потреблять древесный уголь», — предположила Глассман.
Возможно, самым значительным открытием команды является то, что грибы и бактерии — как те, что пережили мегапожар, так и те, что не пережили, — по-видимому, генетически связаны друг с другом.
«У них есть общие адаптивные признаки, которые позволяют им реагировать на огонь, и это улучшает нашу способность предсказывать, какие микробы отреагируют — положительно или отрицательно — на такие события», — сказала Глассман.
В целом о грибах и полной степени их воздействия на окружающую среду известно мало. Необходимо, чтобы подобные исследования продолжали раскрывать способы, которыми они могут помочь окружающей среде восстановиться после пожаров.
«Одна из причин такого слабого понимания грибов заключается в том, что их изучает так мало микологов», — сказала Глассман. — «Но они действительно оказывают важное влияние, особенно после крупных пожаров, которые становятся все более частыми и серьезными как здесь, так и во всем мире».