Ученые предлагают готовиться к этому заранее. Похоже, что для почвенных биопродуктов наступает «золотой век»

Исследователи из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики США и Канзасского государственного университета обнаружили, что высыхание почвы существенно повлияло на структуру и функцию микробных сообществ почвы.

Предполагается, что потепление Земли приведет к увеличению масштабов и интенсивности засух на высокоплодородных и продуктивных землях, в частности, на пастбищах центральной части Соединенных Штатов.

Эти почвы хранят большие запасы углерода. Снижение влажности почвы из-за засухи имеет пока, в основном, неизвестные последствия для круговорота углерода в почве и других ключевых биогеохимических циклов, выполняемых почвенными микробиомами.

На данный момент американские ученые обнаружили, что в условиях высыхания почвы меняется структура и функции микробных сообществ, что включает сдвиги в выражении специфических метаболических путей, приводящих к выработке соединений, которые накапливаются в клетках для поддержания жизнедеятельности микробов во время засушливых периодов.

В исследовании ученые продемонстрировали современный подход к расшифровке деталей метафеномного ответа сообщества почвенных микробов на изменение окружающей среды в рамках миссии по геномной науке, раскрывая фундаментальные принципы, которые направляют интерпретацию генетического кода в функциональные белки, метаболические пути и метаболические / регуляторные сети, лежащие в основе системной биологии микробных сообществ.

Развитие фундаментальных знаний об этих системах позволит понять роль почвенных микробиомов в окружающей среде и как окружающая среда на них влияет.

Более жаркие температуры меняют характер осадков на центральных пастбищах Соединенных Штатов. В задачу ученых входило исследовать коллективные физиологические реакции почвенного микробного сообщества, то есть метафенома, на влажность почвы и определить специфические метаболические признаки реакции. В частности, усилия были направлены на разработку технических подходов и основы метаболического картирования, необходимых для будущих систематических экологических научных работ.

Участники эксперимент взяли почву из трех мест на полевой станции в Канзасе, инкубировали образцы в течение 15 дней в сухих или влажных условиях и сравнили их с полевым влажным контролем.

Исследователи определили реакцию микробиома на смачивание или высыхание с помощью секвенирования, метатранскриптомики и метаболомики. Затем они оценили результаты изменения таксонов, экспрессии генов и метаболитов.

Сушка почвы привела к значительным изменениям как состава, так и функциям почвенного микробиома, таким как изменения в метаболических путях, предназначенных для производства сахаров и других осмопротекторных соединений. Напротив, по сравнению с влажным полевым контролем в лабораторных условиях после смачивания образцов произошло мало изменений.

Таким образом, ученым удалось доказать, что несмотря на высокую сложность почвенных микробиомов, при помощи современных научных разработок можно получить представление о влиянии изменения окружающей среды на микробиом почвы, его физиологию и функции, что важно для понимания сохранения плодородия и создания новых биопродуктов.

 - Для улучшения почвенной микро- и макробиоты используются различные биологические продукты, биопрепараты – как живые, так и неживые. Навоз, помет, сидераты, ил, торф, а также биопродукты со штаммами почвенных бактерий, полученных искусственным путем. Однозначно, этот рынок будет расти и развиваться. И не только по причинам возможного глобального потепления. Прямо сейчас причина в другом – в переходе на монокультуры, что истощило гумус в два-три раза. Поправить содержание гумуса минеральными удобрениями невозможно – нужны биопродукты в сочетании с правильной агротехникой, например, No-Till, - пояснил эксперт по средствам защиты растений Андрей Зелятров.