Микробиологи прояснили взаимосвязь между микробным разнообразием и накоплением углерода в почве

Исследователи под руководством постдока Луиза А. Домейньоз-Орта и старшего автора Кристен ДеАнджелис из Массачусетского университета в Амхерсте сообщают, что изменения в разнообразии почвенных микробных сообществ могут влиять на способность почвы удерживать углерод, что обычно помогает регулировать климат. По их мнению, это первое исследование такого рода.

Они также обнаружили, что положительный эффект разнообразия на эффективность использования углерода — ключевой фактор его накопления — нейтрализуется в засушливых условиях. Эффективность использования углерода — это соотношение углерода, усвоенного в микробные продукты, к углероду, потерянному в атмосферу в виде CO₂ и способствующему потеплению климата. Среди прочих преимуществ, почвенный углерод улучшает здоровье почвы, удерживая воду и способствуя росту растений.

Учёные обратились к этим вопросам, поскольку, как они отмечают, «эмпирические данные о реакции цикла почвенного углерода на совокупное воздействие потепления, засухи и потери разнообразия скудны». Для дальнейшего изучения они экспериментально манипулировали микробными сообществами, варьируя такие факторы, как видовой состав сообщества микробов, температура и влажность почвы. Подробности опубликованы в журнале Nature Communications.

«Разнообразие интересно не только в микробиологии, но и для всех организмов, включая людей, — говорит ДеАнджелис. — Мы хотели понять роль микробного разнообразия в эффективности использования почвенного углерода». Для репликации разнообразия исследователи использовали модельную почвенную систему, инокулируя её микробами в разных концентрациях, и позволили пяти различным микробным смесям развиваться в течение 120 дней. Для отслеживания роста применялся новый метод с использованием тяжелого стабильного изотопа воды ¹⁸O-H₂O.

«Один интересный результат — более разнообразные сообщества действительно более эффективны. Микробы растут больше, чем в менее разнообразных сообществах, но этот прирост роста с увеличением разнообразия теряется при водном стрессе. Это говорит о том, что устойчивость к стрессу при высоком разнообразии имеет предел», — добавляет учёный. Авторы подчёркивают, что взаимосвязь между разнообразием и функцией экосистемы может нарушаться в неблагоприятных почвенных условиях, и для понимания изменений в цикле углерода необходимо учитывать множественные аспекты глобальных изменений.