Ученые выяснили, как микробы возвращаются после лесного пожара


Фото из открытых источников
Разрушения, вызванные лесными пожарами, затрагивают все, что живет на горящем поле или лесу или рядом с ним, включая микробы. Лучшее понимание того, как микробные сообщества изменяются и растут после пожара, может помочь исследователям предсказать, как бактерии и грибы будут реагировать на серьезные изменения окружающей среды.
 
Исследование, опубликованное в mSystems, предполагает, что распространение — например, через воздух или дождь — играет важную роль в преемственности микробов после разрушительного пожара.
 
Исследователи из Калифорнийского университета в Ирвине целый год отслеживали, как бактериальные и грибковые сообщества возвращаются в опад из листьев на сожженном поле. Они обнаружили, что возникающие микробные сообщества на поверхности почвы меняются в зависимости от сезона и повторного появления растений, и что сборка этих сообществ в значительной степени обусловлена расселением.
 
Риск и масштабы крупных экологических нарушений, таких как лесные пожары, возросли за последние несколько десятилетий.
 
«Мы знаем, что изменение климата и деятельность человека все больше и больше нарушают наши экосистемы», — сказала ведущий автор нового исследования Кристин Барбур. «Микробы, особенно находящиеся на поверхности почвы, выполняют ряд действительно ключевых экосистемных процессов, таких как круговорот углерода и азота». По ее словам, бактерии и грибы разлагают мертвые и разлагающиеся растения на почве поля или леса.
 
Первоначально Барбур намеревалась изучить распространение микробов в условиях засухи, но ее планы изменились после того, как незапланированный лесной пожар сжег поле в Лома-Ридж, недалеко от Ирвина. То, что казалось неудачей, превратилось в возможность. «Мы хотели воспользоваться этим беспорядком, тем более, что лесные пожары становятся все более частыми во многих частях мира», - сказал Барбур.
 
Сильное тепло, возникающее во время лесного пожара, изменяет химический состав опавших листьев, в которых обитают микробы, и может изменить микробные сообщества в экосистеме.
 
Исследователи изучили две экосистемы, пострадавшие от пожара: полузасушливые луга и прибрежные заросли шалфея. Для изучения движения микробов они использовали четыре конфигурации рассеивающих мешков. Во-первых, они использовали опад из сожженных листьев, чтобы заполнить небольшие пористые мешочки, которые позволяли микробам проникать внутрь и наружу.
 
Во второй, контрольной группе, они запечатали опавшую листву в мешки, не позволяющие входить и выходить. Третья конфигурация представляла собой пористый пакет, наполненный предметными стеклами для сбора микробов по мере их прохождения, а четвертая, еще одна контрольная группа, включала закрытые пакеты со стеклянными предметными стеклами.
 
Пять раз в течение года после пожара Барбур и ее коллеги собирали мешки для сбора мусора с обоих участков и идентифицировали бактерии и грибы в опавших листьях. Они обнаружили, что эффект распространения различается в двух средах, что позволяет предположить, что реакция микробов зависит от окружающей среды. «Это вредит нашей способности делать обобщенные заявления», — сказал Барбур.
 
Они увидели некоторые повторяющиеся закономерности. В целом, наибольший вклад в попадание микробов на поверхность почвы внесло распространение из воздуха — 34% бактерий и 42% грибов. Они также обнаружили, что в первые несколько месяцев после пожара, до того, как растения снова появились, наибольшая доля иммигрирующих бактерий объяснялась объемной почвой (почвой под опавшими листьями).
 
По словам Барбур, изучение того, как микробы движутся в окружающей среде, является новой областью исследований, но она тесно связана с более серьезными проблемами того, как большие нарушения меняют окружающую среду.
 
«Сейчас проводится много интересной работы по изучению распространения и микробных сообществ в окружающей среде», — сказала она.