Микробы не спят: под снегом в почве идет незаметная жизнь

Почвенные микробы очень активны под снежным покровом, их работа не прекращается даже зимой. Как действует ли на эти микроорганизмы смена сезонов, постарались разобраться ученые.

Традиционно ученые изучали лишь несколько процессов преобразования неорганического азота, но команда исследователей обнаружила, что почвенные микроорганизмы активно преобразуют тысячи органических соединений азота.

Источник: Freepik

Ученые обнаружили, что почвенные микроорганизмы преобразуют тысячи органических соединений азота, координируют процессы его трансформации и взаимодействуют друг с другом для эффективной переработки. Также оказалось, что микробы не всегда ведут себя одинаково. При таянии снега их активность резко возрастает, а затем падает по мере истощения питательных веществ.

Этот цикл влияет на выброс азота и плодородие почвы. Исследование, опубликованное в Nature Microbiology, показало, что за сезонный круговорот азота отвечают три специализированные группы микробов:

1. зимние;
2. пик которых приходится на период насыщения почвы талой водой; 
3. весенние.

Всю зиму почвенные микроорганизмы разлагают органические вещества, высвобождая питательные вещества, которые крайне важны для растений.

Источник: Freepik

Каждая группа играет свою роль: зимние и «талые» микробы расщепляют органические соединения (например, аминокислоты), а весенние преобразуют азот в доступные для растений формы, влияя на его удержание в почве или потерю.

Это исследование пересматривает устоявшиеся представления о жизни почвенных микроогрганизмов и показывает, что круговорот азота динамичнее и сложнее, чем считалось ранее. В зависимости от активной группы микробов, процессы могут вести либо к потере азота в атмосферу, либо к его сохранению для растений. Понимание этих механизмов поможет в дальнейшем прогнозировать влияние изменения климата на плодородие почв.

Более раннее таяние снега может сместить активность микроорганизмов, увеличив потери азота в водоемы и атмосферу до того, как растения смогут его усвоить.

Источник: Unsplash

Синхронность между высвобождением питательных веществ микробами зимой и их поглощением растениями весной хорошо согласована. Однако, по мнению ученых, потепление климата угрожает этому балансу. Более раннее таяние снега может сместить активность микроорганизмов, увеличив потери азота в водоемы и атмосферу до того, как растения смогут его усвоить. Например во многих регионах снег начинает таять раньше, чем это было несколько десятков лет назад.

Эти изменения, считают исследователи, происходят уже сейчас и могут негативно сказаться на здоровье лесов, увеличивая риски пожаров и болезней деревьев. Понимание процессов зимовки микробов критически важно для смягчения последствий.

Питательные вещества, высвобождающиеся при сокращении популяции микроорганизмов, часто становятся доступными как раз в то время, когда весной начинают расти растения. Но изменение климата угрожает этой синхронности.

Источник: Дженнифер Альварес

В будущем группа ученых под руководством Патрика Соренсена, почвенного микробиолога и доцента кафедры экологии почв и биогеохимии факультета природных ресурсов Университета Род-Айленда планирует изучить, как вырабатываемые микробами вещества влияют на круговорот метана при таянии снега — связь, ранее наблюдавшаяся только в океанах.

Ранее Наука Mail рассказала о том, что на океанской глубине ученые нашли больше 1700 новых вирусов.