Как микробы в почве помогают удерживать углерод в земле
Почва — крупнейший наземный резервуар углерода на планете. Учёные опасаются, что потепление может высвободить значительную часть почвенного углерода в виде углекислого газа (CO2), ускорив глобальное потепление. Ключевую роль в этом процессе играют микробы — невидимая, но преобладающая форма жизни на Земле.
"Микробы повсюду и во всём", — говорит Кристен ДеАнджелис, профессор микробиологии Университета Массачусетса в Амхерсте и старший автор исследования, опубликованного в ISME Communications. "В одной чайной ложке почвы — миллиарды микробов; в триллион раз больше микробов, чем звёзд в известной Вселенной. И всё же мы мало о них знаем".
Микробная активность сильно влияет на атмосферу, особенно в том, как микробы помогают превращать органический углерод (опавшие листья, пни, траву) в почву, удерживая его от попадания в атмосферу. Именно почвенное органическое вещество (SOM) не только служит резервуаром углерода, но и придаёт почве способность впитывать воду, предотвращать наводнения и быть питательным источником энергии для растений.
Однако до конца не ясно, как микробы формируют SOM. "Наше исследование проливает свет на важность состава и активности микробных сообществ для формирования состава SOM", — говорит ведущий автор Луис А. Домейньос-Орта. "До нашего исследования никто не знал, что конкретный состав микробных сообществ важен для образования SOM".
Команда провела эксперимент: они заселили "модельные почвы" (стерильные смеси песка и глины) разными микробными сообществами и в течение четырёх месяцев подкармливали микробы сахарами и витаминами, позволяя им расти и формировать SOM. Затем учёные измерили образовавшееся SOM и проверили, насколько оно устойчиво в зависимости от создавшего его микробного сообщества.
Для этого почвы подвергли контролируемому процессу пиролиза — нагреванию до 650 O C в отсутствие кислорода. "По мере нагрева мы фиксировали, когда почва начинает выделять углеродный газ. Более 'термостабильные' образцы SOM достигали температур выше 400O C, а менее стабильные — выделяли больше углерода в диапазоне 200–300O C", — объясняет Домейньос-Орта.
Исследователи обнаружили не только дополнительные доказательства связи микробов с образованием SOM, но и то, что разные микробные сообщества формируют состав SOM по-разному, включая его способность противостоять превращению в CO2. В этой модели бактерии в основном отвечают за создание SOM, но именно присутствие грибных сообществ делает почву устойчивой к повышению температуры.
"Я вижу этот невидимый мир бактерий и грибов повсюду", — говорит ДеАнджелис. "Большинство микробов помогают нам, и нам нужно больше о них знать, чтобы обеспечить здоровье, безопасность и благополучие нашего собственного мира".