Учёные начинают разгадывать взаимоотношения между почвенными микроорганизмами, которые позволяют одним почвам удерживать углерод, в то время как другие относительно быстро выбрасывают его в атмосферу.
Почва — это огромный резервуар углерода, в ней его содержится примерно в три раза больше, чем в атмосфере Земли. Он так хорошо сохраняется в почве благодаря микроорганизмам, таким как бактерии и некоторые грибы, которые превращают мёртвую и разлагающуюся органику в богатую углеродом почву.
Некоторые из создаваемых почвенными микробами углеродных соединений могут сохраняться в почве десятилетиями или даже столетиями, в то время как другие быстро потребляются другими микроорганизмами и превращаются в углекислый газ, который уходит в атмосферу. Сопровождающий глобальное потепление рост температуры почв, может привести и к росту почвенных микробных сообществ, которые, истощив запасы легкоусвояемых веществ, обратятся к углеродным соединениям «длительного хранения» и, переработав их в углекислый газ, отправят в атмосферу. Однако не все микробные сообщества одинаковы — новое исследование, опубликованное в ISME Communications, показывает, что выращенные в лабораторных условиях почвы, богатые грибами, при нагревании выделяют меньше углекислого газа, чем другие.
Некоторые компьютерные модели, учитывающие совокупную угрозу повышения температуры и повреждения сообществ почвенных микробов в результате интенсивного земледелия и исчезновения лесов, прогнозируют, что к 2100 году в почве останется почти вдвое меньше углерода, чем предполагали более ранние прогнозы, составленные с помощью широко используемой т.н. системной модели Земли (Earth System Model, ESM). Это заставляет учёных беспокоиться и искать возможные способы решения данной проблемы.
Исследовательская группа Цюрихского университета (Universität Zürich) вырастила в лаборатории собственную почву. Учёные отобрали грибы и бактерии из лесной почвы и вырастили в чашках Петри несколько комбинаций этих сообществ, включая такие, в которых жили преимущественно бактерии или преимущественно грибы. Исследователи подсадили эти микробные сообщества во множество образцов одинакового модельного протопочвенного субстрата с добавкой простого углевода (целлобиозы) и оставили их так на четыре месяца, позволив создавать почву в условиях различной влажности и разных температур. Затем естествоиспытатели постепенно нагревали изменённые различными сообществами микробов почвы, и фиксировали, сколько и каких углеродных соединений выделяется при той или иной температуре из каждого образца.
Любопытно, что в то время как грибы, похоже, были основной движущей силой в разложении субстрата, на конкретный состав органического вещества получившейся почвы более значительное влияние оказывало бактериальное сообщество. При этом почвы, богатые грибами, были более термостабильны, выделяя при нагревании меньше углекислого газа, чем почвы, изменяемые преимущественно бактериями. Почвы, созданные сообществами, которые более активно росли на этапе инкубации в чашках Петри, также оказались более термостабильными, чем почвы созданные сообществами с менее активным ростом. Это согласуется с теорией, согласно которой высокая эффективность роста почвенных микроорганизмов связана с лучшим удержанием углерода. Также вероятно, что в почвах, богатых грибами, побочные продукты роста и метаболизма последних использовались бактериями, что и приводило к повышению термостабильности и уменьшению отдачи углерода в атмосферу.
То, что происходит в почве, выращенной в лаборатории, далеко от происходящего в реальном мире. Однако изучение модельных почв углубляет наше понимание микробной экологии и постепенно может привести к умению формировать такие микробные сообщества, присадка которых в природные и сельскохозяйственные почвы будет влиять на них максимально плодотворно, в т.ч. способствуя лучшему сохранению углерода.
Подготовка материала: Мария Толмачёва