Микроорганизмы играют ключевую роль в накоплении углерода в почвах
Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature, микроорганизмы играют ключевую роль в хранении почвенного углерода. Международная команда ученых, включая исследователей из Института биогеохимии Макса Планка в Йене, установила, что эффективность использования углерода микробами влияет на глобальные запасы и распределение углерода в почве как минимум в четыре раза сильнее, чем другие биологические или экологические факторы. Результаты работы важны для улучшения здоровья почв и смягчения последствий изменения климата.
Почвы служат критически важным поглотителем углерода, запасая его больше, чем любая другая наземная экосистема, и в три раза больше, чем атмосфера. Однако процессы, лежащие в основе этого накопления, до конца не изучены. Хотя роль микроорганизмов в накоплении и потере органического углерода почвы (SOC) давно признана, конкретный вклад различных биологических и экологических процессов оставался неясным.
В исследовании, опубликованном 24 мая в Nature, использован новый подход к количественной оценке процессов, определяющих динамику почвенного углерода. Ученые всесторонне изучили взаимосвязь между эффективностью использования углерода, сохранением SOC и такими факторами, как климат, растительность и свойства почвы. Эта работа впервые успешно интегрировала глобальные наборы данных, модель, явно учитывающую микробные процессы, ассимиляцию данных, глубокое обучение и метаанализ.
Эффективность использования углерода микробами (CUE) — это доля углерода, которую микроорганизмы используют для роста, а не для метаболизма. Углерод, идущий на рост, включается в клетки микробов, что способствует его хранению в почве. Напротив, углерод, используемый для метаболизма, выделяется в воздух в виде CO₂. Исследование подчеркивает, что именно микробный рост, а не метаболизм, в большей степени определяет количество углерода, сохраняемого в почве.
«Мы обнаружили, что эффективность использования углерода микробами является наиболее значимым фактором хранения углерода в почве», — говорит Фэн Тао, первый автор исследования.
«Эта работа показывает важность микробных признаков для углеродных циклов и применяет новую стратегию для их оценки», — поясняет соавтор работы, директор Института биогеохимии Макса Планка Маркус Райхштайн.
Полученные данные указывают на необходимость дальнейших исследований методов усиления секвестрации углерода в почве микробами, влияния разных типов микроорганизмов и субстратов, а также практик управления сельским хозяйством. Понимание микробных процессов, лежащих в основе эффективности использования углерода, поможет прогнозировать реакцию запасов SOC на изменение климата.