Доступность питательных веществ в модельных водно-болотных угодьях помогает регулировать метаболизм микробов и скорость цикла углерода в почве

Исследователи, изучая микробные сообщества на рисовых полях в дельте Сан-Хоакин, связали метаболизм микроорганизмов и доступность питательных веществ со скоростью круговорота углерода в почве. Комбинация метагеномного секвенирования образцов почвы, биогеохимической характеристики и еженедельных измерений выбросов парниковых газов привела к результатам, опубликованным в журнале ISME Journal.

Полученные данные свидетельствуют о том, что скорость микробного метаболизма согласуется с теорией биологической стехиометрии — метаболической теорией экологии, предполагающей, что организмам с более высокой скоростью роста требуется больше фосфора для увеличения синтеза богатых азотом белков. До сих пор эту теорию не применяли к почвенным микробам in situ из-за методологических ограничений. Исследователи обнаружили, что скорость разложения органического вещества микроорганизмами связана с доступностью углерода, азота и фосфора в почвах. В частности, доступность фосфора является ключевым фактором, определяющим скорость цикла углерода в почве. Его изобилие увеличивает микробную активность и скорость метаболизма, что, в свою очередь, означает более высокий оборот углерода. Низкое содержание фосфора в почвах с высоким содержанием углерода может способствовать стабилизации накопленного углерода, в то время как почвы с высоким содержанием фосфора могут быстрее терять его запасы.

Эти взаимосвязи на уровне экосистемы также отразились в геномных данных почвенных микробов, которые управляют круговоротом элементов. Анализ метагеномных последовательностей позволил оценить потенциал микроорганизмов к метаболизму углерода, азота и фосфора. Этот подход выявил кластеры геномных последовательностей, которые можно сгруппировать в «гильдии» на основе геномных профилей метаболических генов. Исследователи использовали это для разработки новых прогностических моделей состава микробного сообщества и цикла углерода в почве. Данная работа — важный шаг к пониманию взаимосвязи между микробными сообществами и почвенными питательными веществами, а также влияния этих взаимодействий на активность и здоровье экосистем.