Вклад метанотрофов в регулирование глобального баланса CH 4, их потенциал для производства ценных углеродных продуктов и способность смягчать воздействие загрязняющих веществ в целом уже подробно исследованы.
Другая, менее изученная, область, где метанотрофы обладают огромным потенциалом, — это устойчивое агрономическое хозяйство. В сельскохозяйственных угодьях обитают обширные метанотрофные сообщества. Однако нарушения в этих ландшафтах могут нарушить функционирование сообщества и снизить эффективность окисления метана. В новом обзоре ученые оценили возможности повышения устойчивости сельского хозяйства за счет метанотрофии, используя новый подход.
Обзор в Agronomy for Sustainable Development доказывает, что правильное использование этих микроорганизмов решает сразу две глобальные задачи: спасает планету от изменения климата и повышает плодородие почв. Главным автором этого исследования является австралийский ученый Крис Пратт, профессор, преподаватель и исследователь в Институте австралийских рек (Australian Rivers Institute) при Университете Гриффита (Брисбен, Австралия). Крис Пратт подготовил данный научный обзор совместно со своими коллегами по Университету Гриффита. Это Зайнаб Махди — исследователь в области экологической инженерии и микробиологии, а также Али Эль Хананде — ассоциированный профессор Университета Гриффита, эксперт по устойчивому развитию, управлению отходами и оценке жизненного цикла систем (LCA).
Команда ученых объединила свои знания в области микробиологии почвы и экологического инженеринга, чтобы предложить конкретные шаги по использованию метанотрофов в сельском хозяйстве.
Сельское хозяйство производит огромное количество метана. Ученые выделили 4 зоны (очага), где выделяется больше всего парникового газа, но где одновременно могут жить и работать метанотрофы:
- Рисовые поля (затопленные чеки — идеальная среда для метана).
- Лагуны для скота (где скапливаются навозные стоки).
- Пастбища с тяжелыми почвами (где почва сильно уплотнена копытами животных).
- Плантации сахарного тростника (в сырых тропических низинах).
Если помочь метанотрофам активно размножаться в этих четырех зонах, они смогут поглощать и перерабатывать более 1,5 миллиарда тонн вредных выбросов в год. Это колоссальная цифра — почти 20% от всего метана, который производит человечество.
Деятельность человека (интенсивная вспашка, чрезмерное внесение агрохимических удобрений) разрушает колонии полезных бактерий.
Чтобы вернуть их в почву и заставить работать на полную мощность, авторы предлагают несколько шагов. Первое, отказаться от сильно закисляющих аммиачных удобрений, которые убивают метанотрофов. Второе, добавить «воздуха» в почву: вносить в землю биоуголь (биочар). Он пористый, создает в почве вентиляцию и служит «домом» для размножения бактерий. Третье, меньше пахать: следует снизить интенсивность механической обработки почвы, чтобы не разрушать сложившиеся бактериальные экосистемы. Четвертое, озеленять лагуны: высаживать специальные растения по берегам навозных прудов для скота, чтобы стимулировать биологическую очистку. Пятое, помочь метанотрофам биоудобрениями: заселять прикорневую зону растений (ризосферу) полезными живыми микроорганизмами.
Метанотрофы не просто уничтожают метан, они работают как бесплатная фабрика удобрений прямо в корнях растений. Дают бесплатный азот: метанотрофы умеют улавливать азот из воздуха и переводить его в форму, которую легко усваивают растения (природная замена селитре). Накапливают углерод: задерживают углерод в почве, улучшая структуру гумуса и удерживая влагу в жару. «Достают» питание: бактерии переводят труднодоступные минеральные элементы из глубоких слоев почвы в доступную для корней форму, стимулируя мощный рост культур.
Таким образом, ученые уверяют, что внедрение практик для защиты метанотрофов — это двойная выгода. Фермеры получают более плодородную почву и экономят на покупке химических удобрений, а планета избавляется от миллиардов тонн парниковых газов.
На заглавном фото вы видите затопленные почвы сахарных плантаций; пример сельскохозяйственной среды с потенциально хорошо развитыми метанотрофными сообществами. Автор фото: Крис Пратт.
