Как изменение климата влияет на микробиомы почвы

Без рубрики

Большинство существ, иллюстрирующих трагедию изменения климата, представляют собой знакомую разновидность: белые медведи. Бабочки монархи. Морские черепахи. Однако нашу почву часто упускают из виду — она кишит миллиардами микроскопических организмов, составляющих наиболее биоразнообразная среда на земле. Как и все живые существа, они также подвержены влиянию изменения климата.

Есть факт это часто упоминается, когда люди говорят о почве: В чайной ложке здоровой почвы микроорганизмов больше, чем людей на Земле.

Матрица живых существ, которые перерабатывают растительную и животную жизнь, невероятно сложна: бактерии, простейшие, грибки, актиномицеты, нематоды и другие взаимодействуют бесчисленными, в значительной степени неизведанными способами. Итак, как засуха, избыток осадков, жара и повышенное содержание CO2 могут повлиять на эти отношения?

Почвенные микроорганизмы являются основой всего живого на земле, поэтому этот вопрос актуален для всех. Если микробы не в порядке, все остальное тоже. Но для фермеров это особенно важно. Традиционное сельское хозяйство с его химическими факторами и деградацией почвы уже выводит микроорганизмы и их экосистемы из равновесия, что имеет катастрофические долгосрочные последствия для урожая. Изменение климата может значительно усугубить проблему.

СВЯЗАННЫЕ С: Борьба за здоровую почву

Как именно это будет выглядеть, пока неясно. По мере изменения погоды и условий выращивания, могут ли бактерии и грибы, которые помогают растениям усваивать питательные вещества, например, сместиться в своем балансе с менее полезными микробами? Могут ли существующие патогены стать более мощными? Возможна ли вообще массовая гибель?

«Что бы ни случилось, это, вероятно, не будет экстремальным», — говорит Дженнифер Мартини, профессор экологии Калифорнийского университета в Ирвине, которая занимается изучением микробного разнообразия. «Микробы не вымрут. Они очень легко адаптируются; они, вероятно, выживут».

Но помимо этого, говорит Мартини, хотя точно известно, что микроорганизмы будут затронуты, никто точно не знает, как именно. «Состав микробов изменится с изменением климата. Это повлияет на функционирование», — говорит она. «Но предсказать это довольно сложно».

Причин такой неопределенности несколько. Самая большая из них — это невероятная сложность почвенного микробиома и сети взаимосвязей в нем. Грибы взаимодействуют с другими видами грибов, с бактериями, с одноклеточными организмами, называемыми протистами, с корнями растений — и все это невидимо невооруженным глазом. Попытки исследователей очертить этот диапазон связей все еще находятся на очень базовой стадии.

Тайги, Shutterstock.

Кроме того, почвенные микроорганизмы расщепляют органическое вещество растений и либо сохраняют полученный углерод в почве, либо выделяют его в атмосферу в виде углекислого газа. Если изменение климата ускорит их дыхание с CO2, это может создать порочный круг, усугубляющий климатические последствия. Может произойти и обратное, а это означает, что микробы могут смягчить последствия изменения климата, накапливая больше углерода под землей.

Определение того, что может произойти в случае повышенного содержания CO2 в атмосфере или других факторов, таких как более высокая температура и большее или меньшее количество воды, чем обычно, имеет еще один уровень сложности: эти условия трудно воспроизвести в контексте долгосрочных исследований. И эксперименты, которые были проведены, в основном проводились в естественных условиях, таких как леса и луга, а не в сельскохозяйственных условиях.

Ученые сделали некоторые наблюдения о том, как почвенные микробы реагируют на новые условия, связанные с изменением климата. В ноябре виртуально собрался коллоквиум экспертов со всей страны, чтобы обсудить эту тему. Последующий отчет определили, что потепление климата может уменьшить разнообразие микробов, увеличить сложность их взаимоотношений и ускорить разложение ими органического вещества почвы. Возможно появление новых возбудителей.

Однако у исследователей была оговорка: эти выводы могут быть применимы не ко всей почве. Ведь состав микробов на одной ферме может быть совершенно иным, чем на другой. «Это всегда зависит от почвы», — говорит Джанет Янссон, главный научный сотрудник Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории и участница коллоквиума.

Но Янссон подчеркивает, что микробы, как правило, легко адаптируются. «С микроорганизмами есть забавная вещь: если вы дадите им изменение в окружающей среде, ресурсе или состоянии, они как бы найдут свой путь», — говорит она. «У вас может быть небольшое количество некоторых, и при правильных условиях они начнут процветать».

СВЯЗАННЫЕ С: Все более тяжелые сельскохозяйственные машины разрушают здоровье почвы

Дженнифер Петт-Ридж, старший научный сотрудник, изучающий почвенную микробную экологию в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса, соглашается. «У каждого микроорганизма есть набор трюков… их трудно реализовать — определенное пространство функциональных признаков», — объясняет она. «Итак, вот один организм, который может справиться с [low oxygen] когда он затоплен, или другой, который может справиться с низким водным потенциалом». Пока в почве есть широкий спектр микробов, некоторые из них будут процветать в новых условиях.

Таким образом, несмотря на всю неопределенность в отношении того, как почвенные микроорганизмы будут реагировать на изменение климата, на самом деле есть простой ответ для производителей, которые могут быть обеспокоены этим: стремиться к почве, населенной разнообразной группой микробов.

Это может показаться трудным подтвердить без микроскопа, но ученые говорят, что на самом деле это интуитивно. Сосредоточьтесь на создании здоровой почвы, и разнообразие придет естественным путем. И сама здоровая почва, разнообразная или нет, даст свои преимущества перед лицом изменения климата.

Оказывается, разговоры за последнее десятилетие о здоровье почвы и регенеративном сельском хозяйстве также уместны, когда речь идет об изменении климата.

«Здоровье почвы действительно является основой устойчивой сельскохозяйственной системы. Это основа», — говорит Мэтт Валленштейн, бывший заведующий кафедрой почвоведения и растениеводства Университета штата Колорадо, нынешний главный почвовед сельскохозяйственной компании Syngenta.

Создание устойчивой сельскохозяйственной системы означает выращивание множества разных растений, потому что каждое из них предлагает что-то свое для микробов. Также важно избегать пестицидов, поскольку они могут уничтожить некоторые из этих крошечных организмов.

Вид с воздуха на поля с разнообразным ростом сельскохозяйственных культур. Авторы YueStock, Shutterstock.

Это также означает как можно меньше тревожить почву. Помимо других преимуществ, фермеры, которые обрабатывают землю поверхностно или вообще не обрабатывают землю, помогают поддерживать mycorrhizae, полезный гриб, который связывает корни растений с питательными веществами и другими микробами. Некоторые исследования показали, что микоризные грибы могут помочь растению сохранить продуктивность в условиях засухи.

Разные исследователи подчеркивают разные практики. «Если я хочу, чтобы мои микробы были счастливы, что я могу сделать? Я думаю, что все дело в органическом веществе почвы — оно имеет тенденцию буферизовать систему», — говорит Дэниел Бакли, микробный эколог из Корнельского университета. Он рекомендует сезонное использование покровных культур. Другие говорят, что ключевым моментом является регулярное применение компоста.

СВЯЗАННЫЕ С: Что, если страховщики урожая привяжут политику к здоровью почвы?

Некоторые компании, в том числе Syngenta, разработали пробиотики или биоинокулянты, в которых используются полезные микробы. Хотя они потенциально могут быть полезны для повышения естественной микробной активности перед лицом изменения климата, исследования их эффективности не имеют решающего значения.

На данный момент лучший способ подготовиться к влиянию изменения климата на микроорганизмы — это как можно лучше ухаживать за почвой. «Микробы — наши союзники, друзья фермера, — говорит Валленштейн. «Пока мы заботимся о них, правильно управляя и управляя нашими почвами, они будут вносить свой вклад в поддержку здоровья растений».

Оцените автора
Добавить комментарий