Исследователи из Сиднейского института сельского хозяйства при Университете Сиднея изучили огромный и в значительной степени скрытый мир под нашими ногами. Почва — это место, где обитает 59% всей жизни на Земле.
Один грамм почвы может содержать до 10 миллиардов бактерий
В одном грамме почвы может быть до 10 миллиардов бактерий, что намного превышает численность населения планеты. Как и растения и животные, эти микроорганизмы имеют свои предпочтения в среде обитания. Учитывая разнообразие ландшафтов, почв и климатов Австралии, исследователи стремились определить, занимают ли почвенные микробы специфические места обитания, сформированные окружающей их средой.
В исследовании, опубликованном в журнале Global Change Biology, команда проанализировала экологическую ДНК (eDNA) из образцов почвы, собранных по всему австралийскому континенту. Исследование показало, что на бактериальное и грибковое сообщества влияют различные факторы окружающей среды.
Влияние факторов окружающей среды на разнообразие бактерий и грибов
Уровень pH почвы оказался доминирующим фактором, определяющим разнообразие бактерий, в то время как на грибковые сообщества большее влияние оказывали климатические переменные, особенно колебания осадков и температуры.
Используя модели искусственного интеллекта (ИИ), исследователи предсказали географическое распределение различных микробных групп по всей Австралии. Распределение бактерий отражало карту типов почв страны, тогда как распределение грибов больше соответствовало климатическим зонам и моделям растительности.
Эти данные свидетельствуют о том, что грибковые сообщества более чувствительны к более широким условиям окружающей среды, помимо характеристик почвы.
Прогнозы изменений микробных сообществ к 2040 году
Исследователи расширили свой анализ, включив климатические прогнозы, чтобы оценить потенциальные изменения к 2040 году. Модели показали, что как бактериальные, так и грибковые сообщества, вероятно, сместятся на юг в ответ на повышение температуры, причём наиболее выраженные изменения произойдут вблизи 25° южной широты.
Однако степень этих сдвигов различается между двумя группами. Примерно 24% территории Австралии, по прогнозам, испытают значительные изменения в составе грибковых сообществ, в то время как бактериальные сообщества, как ожидается, сместятся примерно на 19% ландшафта. Такие изменения в распределении микроорганизмов могут иметь существенные последствия для функций почвы, учитывая центральную роль этих организмов в цикле углерода и питательных веществ.
Исследователи объясняют эти различия различными биологическими характеристиками бактерий и грибов. Бактерии, будучи высокоразнообразными, быстрорастущими и метаболически адаптируемыми, более сильно управляются свойствами почвы и способны процветать в широком диапазоне условий.
В отличие от них, грибы более зависимы от стабильного режима влажности и температуры, что делает их более восприимчивыми к воздействию изменения климата.
Рекомендации для земледельцев и фермеров
Для земледельцев и фермеров это означает, что нужны целенаправленные стратегии. Чтобы поддержать бактерии, сосредоточьтесь на улучшении состояния почвы — особенно уровня pH. Для грибов рассмотрите более широкие, адаптированные к климату решения, такие как посадка покровных культур, которые помогают удерживать влагу в почве и смягчают тепловой стресс.
Понимание того, где живут почвенные микробы и почему, как никогда важно в условиях изменения климата. Эти микроскопические сообщества лежат в основе безопасности почвы, продовольственной безопасности и даже регулирования климата. Составление карты их невидимого мира — это первый шаг к разумному управлению ими.
Предоставлено Университетом Сиднея.