Ученым известно, что микробы, живущие в земле, могут играть важную роль в производстве атмосферного углерода, который может ускорить изменение климата, но теперь исследователи из Техасского университета в Остине обнаружили, что почвенные микробы из исторически более влажных мест более активны. чувствительны к влаге и выделяют значительно больше углерода, чем микробы из исторически более засушливых регионов. Выводы, опубликованные сегодня в Proceedings of the National Academy of Sciences, указывают путь к более точному моделированию климата и улучшают понимание учеными различных региональных различий в микробной жизни.
Микробы в почве добавляют в атмосферу от 44 до 77 миллиардов тонн углерода каждый год - больше, чем все ископаемые виды топлива вместе взятые - посредством процесса, называемого дыханием. Ожидается, что по мере того, как планета нагревается, дыхание почвы увеличится, но синоптики не могут точно определить, насколько. Новое исследование показывает, что для лучшего предсказания изменений в дыхании почвы синоптики должны обращать внимание не только на изменение климата, но и на историю климата, поскольку микробы по-разному реагируют на изменения в окружающей среде в более влажных и более сухих районах.
В регионах с большим количеством осадков было обнаружено, что почвенные микробы выдыхают в атмосферу в два раза больше углерода, чем микробы из более засушливых регионов. Ученые определили, что это произошло потому, что микробы по-разному реагировали на изменения: микробы из самых влажных районов были в четыре раза более чувствительны к изменениям влажности, чем их собратья из самых засушливых районов.
«Существующие модели предполагают, что почвенные микробы в любом месте по всему миру проявляют одинаковую реакцию на изменение окружающей среды и делают это мгновенно, - говорит Кристин Хоукс, профессор интегративной биологии, - но мы продемонстрировали, что исторические осадки формируют Реакция дыхания почвы."
Неясно, сможет ли понимание того, как почвенные микробы реагируют на влагу, радикально изменить результаты всемирных усилий по моделированию климата, которые до сих пор использовали разные подходы к оценке того, как дыхание почвы реагирует на влагу. Однако включение нового открытия в модели экосистем может помочь улучшить прогнозы, основанные на местных или региональных различиях в дыхании почвы и истории климата.
Хоукс и его команда провели три долгосрочных исследования, включающих полевые исследования и лабораторные эксперименты, проводившиеся в течение шести лет. В каждом случае вывод был одинаковым: исторические уровни осадков оказались критически важными для того, как почвенные микробы будут реагировать на изменения, влияя на результат так же, как и температура.
«Вы слышали о кризисе репликации? Ну, мы проверили это тремя разными способами и не смогли заставить почву делать что-то другое», - говорит Хоукс. «Это говорит о том, что наследие осадков будет ограничивать функцию почвы в будущем, но нам нужны дальнейшие исследования, чтобы выяснить, насколько сильно и как долго».
Исследование также выявляет неизвестные ранее нюансы сообществ микробов, живущих под землей. Простые и микроскопические микробы, тем не менее, обладают отличительными чертами. Посредством разложения и дыхания почвенные микробы влияют на баланс между углеродом, удерживаемым под землей, и выбрасываемым в атмосферу, и этот баланс неодинаков от одного регионального сообщества к другому, как выяснили исследователи UT Austin. Они исследовали почву, собранную в различных местах в Техасе вдоль плато Эдвардс, и обнаружили, что микробы из самых сухих образцов почвы (обитающие в районах, где воды в четыре раза меньше, чем микробы из самых влажных почв) реагируют на выбросы углекислого газа производятся влажные кузены. Эти различия сохранялись независимо от других характеристик почвы.
«Поскольку микробы малы и чрезвычайно разнообразны, у нас есть идея, что, когда окружающая среда меняется, микробы могут быстро перемещаться или менять местную численность, чтобы отслеживать это изменение окружающей среды», - сказал Хоукс. «Однако мы обнаружили, что почвенные микробы и их функции очень устойчивы к изменениям. Сопротивление изменениям окружающей среды имеет значение, потому что это означает, что прежние местные условия будут ограничивать функционирование экосистем при смене климата».