Лето расцветает на пастбищах Начуса, где июльское тепло зажигает взрыв красок. Фиолетовые эхинацеи указывают на небо. Большая голубая трава качается на ветру. Бабочки-монархи порхают среди нежных розовых цветков молочая.
Несмотря на то, что это невидимо невооруженным глазом, что-то не менее удивительное происходит под ослепительным разнообразием флоры в заповеднике площадью 4000 акров недалеко от Диксона, штат Иллинойс, по словам ученых Университета Северного Иллинойса.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Environmental Microbiology, профессора биологических наук Университета Северного Иллинойса Ник Барбер и Уэс Суингли говорят, что они нашли доказательства того, что почвенный микробиом пожинает восстанавливающие плоды почти трех десятилетий тщательно выращиваемой высокой травы. восстановление прерий в Начусе.
«Разнообразные бактериальные сообщества повторно заселяют почвы», - сказал Суингли. «Эти сообщества очень напоминают нетронутые естественные прерии, несмотря на отсутствие прямых усилий по восстановлению функций почвы».
Заповедник Nachusa Grasslands, принадлежащий и управляемый организацией The Nature Conservancy, состоит из больших оставшихся прерий, лесных массивов и водно-болотных угодий, воссоединенных путем восстановления среды обитания, чтобы создать одно из крупнейших и наиболее биологически разнообразных пастбищ в Иллинойсе.
«Особенно примечательно, что усилия по восстановлению Начусы приносят успех, выходящий за рамки биоразнообразия растений и животных», - сказал Барбер.
«Мы нашли убедительные доказательства того, что со временем бактериальные сообщества в почве участков, восстановленных с помощью местных растений прерий, становятся похожими на сообщества, найденные в оставшихся прериях», - добавил он, сказав, что ранее было очень мало известно о том, что происходит. к бактериям в почве восстановленных пастбищ.
"Это захватывающая новость, потому что это означает, что реставрация работает на этом фундаментальном уровне", - сказал он. «Мы не только видим прекрасное разнообразие растений, но и под растениями мы находим разнообразие в почве, с бактериями, которые повторно заселяют и восстанавливаются самостоятельно, чтобы напоминать то, что когда-то жило в прериях по всему Иллинойсу».
Восстановление и управление природными экосистемами является важнейшей стратегией смягчения последствий глобальной утраты биоразнообразия, кризиса, который, по мнению некоторых ученых, представляет большую угрозу для нашей планеты, чем изменение климата. Прерии - это очень разнообразные экосистемы, которые, будучи источниками чистого воздуха и воды, также способствуют здоровью людей и планеты.
Некогда высокотравные прерии Северной Америки простирались от юга Канады до Техаса, а сейчас они представляют собой одну из наиболее широко разрушенных экосистем на планете: более 90 процентов первоначальных прерий утрачено. В Иллинойсе исчезло более 99 процентов прерий, заменив их в основном пропашными культурами.
Начиная с конца 20-го века усилия по восстановлению этих утраченных экосистем прерий получили широкое распространение, хотя они по-прежнему представляют собой острова в море сельскохозяйственных угодий. Основные вопросы также остаются в том, каковы должны быть цели реставрации, насколько полно можно восстановить высокотравные прерии и как быстро можно добиться восстановления.
"Наша работа показывает, что восстановление одного элемента экосистемы, а именно растений, может оказать благотворное влияние вниз по течению в других областях", - сказал Суингли.
«Мы обнаружили, что некоторые группы почвенных микробов восстановились в сельскохозяйственных штатах в течение первых трех лет после восстановления, тогда как полное восстановление известных микробных групп прерий заняло от 15 до 20 лет», - добавил он. «Это поразительно быстрое выздоровление».
Усилия по восстановлению обычно включают восстановление разнообразных местных растительных сообществ, контроль за экзотическими видами растений и проведение регулярных мероприятий, имитирующих естественные периодические нарушения, такие как пожары и выпас животных. Бизоны были повторно завезены на луга Начуса в 2014 году, чтобы восстановить их историческое влияние в качестве местных пастбищ.
Хотя микроорганизмы в почве крошечные, они играют большую роль в окружающей среде, обеспечивая растения питательными веществами и формируя основу пищевой сети. Тем не менее, очень мало подробностей известно о роли различных почвенных бактерий и грибов.
"Почва часто получает короткое расправа", сказал Суингли. «Ученые на самом деле не знают, что делает каждый микроб в почве и как все они работают вместе - и это важные вопросы как для экологии, так и для сельского хозяйства».
Для своего исследования в Начусе ученые охарактеризовали почвенные бактериальные и архейные сообщества на 13 участках высокотравных прерий в возрасте восстановления от 1 года до 27 лет. Используя комбинацию полевых, лабораторных и вычислительных методов, почвенные сообщества сравнивали друг с другом, а также с местными остатками прерий и близлежащими сельскохозяйственными полями с помощью секвенирования ДНК.
«Все доказательства указывают на то, что почва в старых реставрациях больше всего напоминает местные остатки», - сказал Суингли. «Это очень положительный результат десятилетий напряженной работы The Nature Conservancy и менеджеров Nachusa».
Спонсорами исследования были Национальный научный фонд (NSF), Friends of Nachusa Grasslands и NIU. Среди соавторов также были Карли Чантос-Дэвидсон, которая недавно получила степень магистра биологии в NIU; и Рене Амель Перальта и Джаред Шервуд, бывшие участники финансируемой NSF программы «Исследовательский опыт для студентов» (REU) в NIU.