Цивилизация
Ученые из Почвенного института имени В. В. Докучаева исследовали бактериальный состав зарождающихся почв тундры. Они обнаружили, что микроорганизмов становится больше по мере того, как разносящие ветром пески закрепляются на земле и превращаются в почву. В то же время относительное обилие цианобактерий, способных к фотосинтезу и фиксации азота, становится меньше. Статья опубликована в журнале Plos One. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда.
Живущие в тундре растения, животные и бактерии помогают регулировать глобальный углеродный баланс. Но пески здесь бедны питательными веществами, а средняя годовая температура неблагоприятна для развития растений. Как они растут, хорошо известно, но как меняются микробные сообщества – изучено слабо, хотя именно бактерии первыми заселяют породу и меняют ее состав, начиная процесс образования почвы. Нехватка доступного азота не дает растениям нормально расти, особенно на бедных почвах в холодных районах. Спасителями таких растений становятся бактерии, способные переводить азот в доступную для растений форму. Их исследованием и занимались ученые.
Исследователи использовали метод хронорядов: сравнивали территории разного возраста. Выбрали два участка на берегах реки Печоры: типично тундровый кустарничковый ландшафт и негустой лес (редколесье). Пески тундры, которые время от времени закрепляются корнями растений и постепенно превращаются в почву, влияют на изучение бактерий, поэтому ученые взяли за основу анализ стадий закрепления песка.
Для обоих участков исследовали три типа поверхности, соответствующие стадиям закрепления песка: незафиксированный, то есть «блуждающий» песок, зафиксированный отчасти – с мхами и лишайниками и зрелую почву под развитым растительным покровом. Микроорганизмы исследовали при помощи анализа ДНК, выделяемой из образцов песка и почвы. Даже незакрепленные пески без растительного покрова уже населены разнообразным микробным сообществом, насчитывающим сотни видов бактерий.
В процессе образования почвы на песках, которые переносятся ветром, микроорганизмов становится все больше, в том числе тех, которые связаны с превращениями азота. До 35% прокариот – это протеобактерии и ацидобактерии. Относительно высокое обилие синезеленых водорослей, способных к фотосинтезу и фиксации азота, бактерий типа Chloroflexi и архей малоизученной группы Thaumarchaeota, проживало на «блуждающих» песках. А планктомицеты (уникальные по структуре бактерии) жили в зрелых почвах.
Исследователи пришли к выводу, что состав бактерий в развитых почвах под разными типами растительности различался слабо, что говорит об унификации микробного сообщества в процессе образования почвы.
«Эта статья – одна из наших работ в рамках фундаментального проекта по изучению изменений микробных сообществ почвы во времени в зависимости от разных факторов. В рамках него мы, например, исследовали, как изменяются микробные сообщества черноземов в зависимости от типа землепользования. Оценивали, как сильно меняются микробные сообщества в почвах, погребенных под древними земляными сооружениями, и можно ли их ДНК использовать для реконструкции экологической картины более раннего времени. Также в планах – исследование сезонных изменений микробных сообществ в течение года в зависимости от температуры, влажности и активности растений и анализ изменений микробиоты тропических почв при сведении и восстановлении естественных тропических лесов», – рассказывает Тимофей Чернов, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник отдела биологии и биохимии почв Почвенного института имени В. В. Докучаева.
