29 Nov 2024
В каких бы климатических зонах ни находились почвы, их микробиом будет реагировать на экстремальные события схожим образом: при наводнениях станут преобладать копиотрофные микробные стратегии с опорой на мертвое органическое вещество, а при засухах и заморозках — олиготрофные с уходом в состояние покоя. При этом самым опасным событием для почвенного биома оказались волны жары, которые снижают численность даже самых устойчивых к стрессу микроорганизмов. Статья опубликована в журнале Nature.
Изменение климата приводит к возникновению все более частых и разрушительных экстремальных событий — ураганов, засух, наводнений, волн жары и холода. Они напрямую угрожают экосистемам суши, поскольку даже кратковременное изменений условий отражается на ключевых биогеохимических процессах. В биосфере одну из главных ролей в управлении такими процессами играют почвенные микроорганизмы, которые формируют циклы и пулы углерода, азота, серы и других биофильных элементов. Понимание реакции микроорганизмов на стресс — одна из главных экологических задач в свете климатический изменений.
Ученые из 10 стран, в том числе из России, во главе с Кристофером Найтом (Christopher Knight) из Университета Род-Айленд исследовали отклик почвенных микробных сообществ на экстремальные события. Они отобрали образцы почв в различных климатических зонах и подвергли их воздействию засух, затопления, волн жары (нагрев до 35 градусов Цельсия) и холода (охлаждение до −20 градусов Цельсия) в лаборатории. После в образцах измерялись химические свойства, выбросы парниковых газов, ферментативная активность и таксономический состав грибов и прокариот.
В почвах из арктической, субарктической, бореальной, альпийской, степной, атлантической, средиземноморской и континентальной зон реакция микробиомов на экстремальные события оказалась схожей. В условиях наводнений преобладали копиотрофные микробные стратегии — высокие темпы роста при изобилии ресурсов, вовлечение в метаболизм лабильного органического углерода (например, мертвая органика или экскременты). Преимущество здесь было у носителей генов, ответственных за метаболизм азота, калия, ароматических соединений и серы. В сухих и жарких условиях развивались олиготрофные микробные стратегии — начали преобладать организмы, гены которых вовлечены в спорообразование, переход в состояние покоя, метаболизм углеводов, фосфора и белка, деление клеток и клеточный цикл.
Авторы оценили филогенетический консерватизм в сообществах, то есть способность близкородственных организмов схожим образом реагировать на стресс. Филогенетический консерватизм оказался высоким для реакции на наводнения и волны жары и низким для заморозков и засух. Это говорит о том, что реакцию почвенного микробиома на волны жары и наводнения предсказывать будет проще. Самым опасным экстремальным событием с точки зрения воздействия на почвенную микробиоту ученые назвали резкое потепление. При нем в почве сильнее всего снижалась численность грибковых и прокариотических вариантов последовательностей ампликонов, соответствующих высокой устойчивости к экстремальным условиям, то есть становилось меньше даже самых устойчивых микроорганизмов. При этом грибы хуже переносили жару, и баланс смещался в сторону бактерий.
На состав почвенного микробиома влияют не только экстремальные метеорологические явления, но и практики землепользования. Так, недавно ученые обнаружили, что при добавлении органических удобрений и пробиотиков можно существенно снизить обилие патогенных для человека и животных бактерий в ризосфере и сократить риски распространения опасных инфекций.
Источник: N+1
Фото: Нейросеть "Шедеврум", 29.11.2024
24 декабря 2024 года Международный институт развития научного сотрудничества «МИ ...
3 декабря в Москве стали известны имена победителей III Международной премии «Че ...
19 декабря 2023 года Международный институт развития научного сотрудничества «МИ ...
14 и 15 ноября в отеле «Националь» в Москве проходит III Международный форум «СМ ...
30 октября 2023 Центр научно-аналитической информации Института востоковедения Р ...
Президент Международного Института Развития Научного Сотрудничества
Российский политолог, историк, публицист.
Доктор политических наук, профессор МГИМО
Генеральный директор Международного Института Развития Научного Сотрудничества
Научный руководитель Международного Института Развития Научного Сотрудничества
Доктор исторических наук.
Профессор
Председатель Попечительского совета Международного Института Развития Научного Сотрудничества
Доктор исторических наук, профессор, член-корреспондент РАН. Директор Института востоковедения РАН. Член научного совета Российского совета по международным делам.
Заместитель Председателя Попечительского совета Международного Института Развития Научного Сотрудничества
Доктор исторических наук.
Профессор кафедры стран постсоветского зарубежья РГГУ, профессор факультета глобальных процессов МГУ им. М.В. Ломоносова.