Микробы в почве подбираются под потребности экосистемы

Почвенные микробы (с точки зрения содержания функциональных генов) — ключевые драйверы функций экосистемы, но их функциональная характеристика и экологический вклад изучены недостаточно. Важно понять, как почвенные микробы смягчают стрессовую питательную среду и поддерживают свою активность для обеспечения многофункциональности экосистем в тропических лесах.

В исследовании, опубликованном в Science of the Total Environment, учёные из Тропического ботанического сада Сишуанбаньна (XTBG) Китайской академии наук попытались оценить пространственную картину функциональных генов цикла азота (N) и фосфора (P) и выяснить их потенциальное влияние на надземное растительное сообщество в сверхразнообразной тропической лесной экосистеме в Сишуанбаньна.

Исследователи изучали функциональные гены N-цикла, такие как NirK, AOA и AOB (молекулярные маркеры для обнаружения денитрификаторов и аммоний-окисляющих бактерий), и функциональный ген P-цикла PhoD (молекулярный маркер для оценки минерализации органического фосфора).

Проведя масштабный отбор проб почвы и сбор данных о растительности, исследователи обнаружили высокую пространственную изменчивость с максимальной величиной обилия для гена PhoD, за которым следовали NirK, AOA и AOB. Обилие гена PhoD положительно коррелировало с соотношением N:P в почве, и только ген PhoD показал прямое положительное влияние на биомассу растений.

Дальнейший анализ показал, что сообщество генов PhoD активно в условиях ограничения фосфора, чтобы обеспечить достаточное количество доступного фосфора, необходимого растениям для роста. Это указывает на то, что микробы подбираются в почвенной среде в соответствии с потребностями экосистемы.

«Следовательно, для выявления микробных механизмов выполнения экологических функций (круговорот питательных веществ, устойчивость к стрессу, продуктивность растений, разложение подстилки), их стратегий адаптации к нарушениям, таким как ограничение питательных веществ, и их вклада (сотрудничество или конкуренция) в растительное сообщество требуется углублённый пространственный мониторинг микробных функций», — заявил Ян Сяодун из XTBG.

Он отметил, что это предварительное исследование улучшило понимание того, как ассоциации «функциональные гены микробов — окружающая среда» могут быть использованы для мониторинга здоровья почвы и его общего влияния на многофункциональность экосистемы.